Digitoday

Suomalainen aurinkopurje toteutumassa

Julkaistu: , Päivitetty:

Suomen avaruustutkimuksen merkittävimpiin keksintöihin lukeutuva sähkökäyttöinen aurinkopurje on edennyt toteutusvaiheeseen, Ilmatieteen laitos kertoo. Teknologia saattaa muuttaa radikaalistikin avaruudessa kulkemista.


Ajatus aurinkopurjeista on lähemmäs sata vuotta vanha. Mutta Ilmatieteen laitoksen tutkija ajatteli asian täysin uudella tavalla.

- Tässä on kysymys uudesta fysikaalisesta periaatteesta. Idea on se, että sähkökentän avulla tartutaan kiinni aurinkotuuleen, Ilmatieteen laitoksen tutkija Pekka Janhunen kuvailee keksintöään.

Vanha ajatus aurinkopurjeesta perustuu Auringon valon aiheuttaman säteilypaineen hyödyntämiseen näkyvän alumiinisen purjeen avulla.

Janhusen idea on käyttää hämähäkkimäisesti aluksesta ulos tunkevia ohuita ja sähköllä korkeaan jännitteeseen varattuja lankoja aurinkotuulen valjastamiseksi. Purjetta käyttävä avaruusalus ei siten tarvitse lainkaan polttoainetta.
MAINOS (TEKSTI JATKUU ALLA)
MAINOS PÄÄTTYY

Aurinkotuuli on Auringosta lähtevä jatkuva plasmavirtaus, jonka ominaisuuksien muutokset aiheuttavat muun muassa revontulia ja magneettisia myrskyjä. Janhusen laitteen pääosiin lukeutuu pitkien metallilankojen ohella aurinkosähköllä toimiva elektronitykki, joka pitää langat positiivisesti varattuina. Aurinkotuuli kohdistaa lankoihin ja alukseen heikon, mutta jatkuvan työntövoiman.

Nykyisin avaruusalukset käyttävät enenevästi ionimoottoreita, jotka ovat perinteisiä kemiallisia raketteja tehokkaampia. Tyypilliset nopeudet ovat noin kymmenen kilometriä sekunnissa. Sähköpurje kiihtyy hitaasti, mutta maksiminopeus esimerkiksi Marsiin lennettäessä voisi olla jopa 50 kilometriä sekunnissa, Janhunen hahmottaa.

- Sähköpurjetta voi luonnehtia luonnolliseksi ionimoottoriksi, jossa käytettävät ionit ovat peräisin Auringosta aluksen oman varaston sijaan, Janhunen kertoo. Keksintö siis esimerkiksi keventäisi aluksen lähtöpainoa, mikä on merkittävä etu ottaen huomioon tyypillisen luotainlaukaisun hinnan.

Janhunen ei ole ajatellut purjetta käytettävän miehitettyihin lentoihin.

Ilmatieteen laitoksen mukaan sähköpurje on kaksivuotisen historiansa aikana kehittynyt nopeasti keksinnöstä toteutusvaiheeseen ja se on herättänyt paljon kansainvälistä kiinnostusta. Järjestötasolla Euroopan Avaruusjärjestö ESA on ollut kiinnostunut ja lisäksi yksittäiset tutkijat Yhdysvaltain avaruushallinto Nasasta ovat kyselleet keksinnöstä.

- En ole toistaiseksi yrittänyt varsinaisesti myydä tätä Nasalle, vaikka se onkin mahdollisuuksien rajoissa. Mutta tällä hetkellä olen halukas työskentelemään ESAn kanssa yhteistyössä, tutkija Pekka Janhunen kertoo.

Sähköpurjetta ja sen sovelluksia on kehitetty pääasiassa Ilmatieteen laitoksessa, mutta avaruuspurjeen osia kehitetään myös Helsingin yliopistossa, Saksassa, Ruotsissa, Venäjällä ja Italiassa.

- Millään osa-alueella ei ole toistaiseksi törmätty suuriin ongelmiin, joten myös ensimmäistä testilentoa on jo suunniteltu.

Suurimmat kysymykset liittyvät siihen, onnistutaanko erittäin ohuista metallilangoista tehtyä liekaa kelaamaan rullalle häiriöttä ja turvallisesti niin, että se myös avaruudessa sitten rullautuisi takaisin ulos ilman takkuilua. Langat kun ovat aluksen laukaisuvaiheessa virvelikelan kokoisilla rullilla, eivätkä sojota valmiiksi ulospäin.

- Sähköpurjetta ei ole vielä osoitettu toimivaksi käytännössä. Tietokonesimulaation avulla on mallinnettu aika hyvin aluksen mekaaniset manööverit ja pyörimiset, mutta sellaista simulaatiota, jossa olisi mukana kaikki yksityiskohdat, ei ole vielä olemassa.

Mahdollisimman vähän lankoja sisältävä testialus voitaisiin saattaa avaruuteen ehkä kolmessa vuodessa, mutta tie taivaaseen on vielä kiinni. Lennon kustannusarvio on noin viisi miljoonaa euroa, mihin nykyisten rahoittajien rahkeet eivät riitä.

ESAn kanssa on käyty epävirallisia keskusteluja testilennosta, mutta järjestöllä ei välttämättä ole kovin paljon kokemusta näin pienten hankkeiden toteuttamisesta tehokkaasti, Janhunen miettii. Hän spekuloi yhtenä vaihtoehtona muutaman Euroopan maan välistä projektia esimerkiksi akselilla Suomi-Saksa-Ruotsi. Toisaalta on mahdollista, että sähköpurje pääsee avaruuteen jonkin kaupallisen toimijan kyydissä.

Liekojen valmistus on tärkein jäljellä oleva työ. Testilentoakin varten tarvittaisiin kymmenen kilometriä liekaa, jonka valmistamiseen tarvittavaa tuotantolinjaa ei ole vielä olemassa.

Toteutuessaan sähköpurje voisi paitsi mahdollistaa entistä nopeammat ja halvemmat luotainlennot, myös näytellä roolia Nasan suurissa suunnitelmissa viedä ihminen Marsiin muutaman vuosikymmenen sisällä.

Sähköpurje kun saattaisi mahdollistaa esimerkiksi asteroidien resurssien taloudellisen hyödyntämisen muun muassa rakettipolttoaineeksi, jota voitaisiin sitten käyttää miehitetyillä lennoilla. Toisaalta teknologian avulla Marsiin voitaisiin kuljettaa ennalta esimerkiksi paikannussatelliitteja avustamaan myöhempää ihmislentoa.

Janhunen uskoo, että keksintö saattaa auttaa myös ilmastonsuojelussa.

- Sähköpurje voisi halventaa kaikkea avaruustoimintaa ja edesauttaa esimerkiksi suurten mikroaaltosiirtoa käyttävien aurinkovoimasatelliittien rakentamista sähköntuotantoa ajatellen kilpailukykyiseen hintaan.

- Avaruuden jatkuvassa auringonpaisteessa olevilla aurinkovoimasatelliiteilla vältettäisiin energian varastointitarve yön, pilvisen sään ja talven yli, mikä olisi tärkeä etu verrattuna maanpäälliseen aurinkoenergiaan erityisesti täällä kaukana pohjoisessa.

Sähköpurjeen suomalaisia rahoittajia ovat Suomen Akatemia, Keksintösäätiö sekä Vilho, Yrjö ja Kalle Väisälän sekä Runar Bäckströmin ja Magnus Ehrnroothin rahastot.

Ja sähköpurjeella pystytään myös jarruttamaan eri tavoin purjeen antamaa voimaa muokaten. Mutta kauempana auringosta laitteella ei voida enää jarruttaa muun muassa, koska tähtemme vaikutus pienenee liikaa.

Kommentit

    Näytä lisää

    Näitä luetaan!
    1. 1

      Perheenisä Matti tienaa yli 100 000 € vuodessa, mutta rahat eivät meinaa riittää elämiseen – paljastaa nyt, mihin kovatuloisen rahat menevät

    2. 2

      Upeaa, Krista! Pärmäkoskelle uran ensimmäinen voitto maailmancupissa

    3. 3

      Iltalehti: Maria Lund vietiin ambulanssilla sairaalaan kesken teatterinäytöksen

    4. 4

      Kaukopartiomies kertoo, miten uskomattomia asioita pervitiini sai aikaan rättiväsyneissä sotilaissa – ”Kaamea näky”

    5. 5

      Näihin kahteen kysymykseen Jari Sillanpää jätti vastaamatta poliisikuulustelussa

    6. 6

      Ruotsin perhesurman taustat alkavat selvitä – pitivät tilannettaan helvetillisenä: ”Elivät mahdollisesti harhaluulon vallassa”

    7. 7

      Viveca Lindforsilta kipakat terveiset Emmi Peltoselle olympialaisiin – ”Se paikka on minun selkänahastani otettu”

    8. 8

      ”Mietin 50 vuotta, miksi aina mokaan” – Asperger-diagnoosi oli Annikka Suoniselle helpotus

    9. 9

      Tanhupallo on ylivoimainen ykkönen – IS:n lukijat valitsijat suosikkinsa Putous-hahmoista: ”Ihana höpsö”

    10. 10

      Asukkaiden kauhunhetket Lauttasaaressa: Naamiomies räpelsi ovella, luikahti sisään ja hyppäsi parvekkeelta pimeyteen

    11. Näytä lisää
    1. 1

      Puoliso joutui potkaisemaan alaikäistä tyttöä nuollutta viiden lapsen isää

    2. 2

      Ilmatieteen laitoksen meteorologilta synkkä ennustus: ”Torstaina ihmiset heräävät siihen totuuteen”

    3. 3

      Viveca Lindforsilta kipakat terveiset Emmi Peltoselle olympialaisiin – ”Se paikka on minun selkänahastani otettu”

    4. 4

      Perheenisä Matti tienaa yli 100 000 € vuodessa, mutta rahat eivät meinaa riittää elämiseen – paljastaa nyt, mihin kovatuloisen rahat menevät

    5. 5

      Radiojuontajaa odotti pankkiautomaatilla muhkea yllätys – edellisen asiakkaan kuitti löi ällikällä

    6. 6

      Ruotsin perhesurman taustat alkavat selvitä – pitivät tilannettaan helvetillisenä: ”Elivät mahdollisesti harhaluulon vallassa”

    7. 7

      JUURI NYT: Remun viimeinen keikka suorana ISTV:ssä

    8. 8

      Amerikkalaiset hullaantuivat Ismo Leikolasta – laukoo härskejä vitsejä suomalaisuudesta: Angelika-vaimo iso osa show’ta

    9. 9

      Ylen juontaja haki asuntolainaa Nordeasta, virkailija kehotti palaamaan kotimaahan – näin vastaa pankki

    10. 10

      Tulot nyt 3000 euroa kuussa – tällainen eläkesumma on kasassa 35 vuoden päästä

    11. Näytä lisää
    1. 1

      Äiti aavisti pahaa, kun Sanna-Marin Facebook-kuva oli vaihtunut yöllä – kodista paljastui kauhein mahdollinen painajainen

    2. 2

      Radiojuontajaa odotti pankkiautomaatilla muhkea yllätys – edellisen asiakkaan kuitti löi ällikällä

    3. 3

      Kun Teemu syntyi, isä otti hatkat: sai selityksen 18 vuoden jälkeen Kadonneen jäljillä -sarjassa – Näin kävi, kun kamerat sammuivat

    4. 4

      Näin näännytetty 17-vuotias pakeni ikkunan kautta vanhempiensa kidutusta ja pelasti 12 sisarustaan – keksi kännykän hätäkikan, poliisi ylistää

    5. 5

      Nelihenkinen perhe löytyi kuolleena Ruotsissa – vanhempien allekirjoittama kirje paljasti järkyttävän motiivin

    6. 6

      Autoilija ajoi ikkunat huurussa ABC-asemalle, eikä poliisi ”ollut 20 vuoden aikana nähnyt yhtä tyhmää miestä”

    7. 7

      Ylen juontaja haki asuntolainaa Nordeasta, virkailija kehotti palaamaan kotimaahan – näin vastaa pankki

    8. 8

      Puoliso joutui potkaisemaan alaikäistä tyttöä nuollutta viiden lapsen isää

    9. 9

      Isän karmiva aavistus osui oikeaan: Päätti toimia vastoin poliisin ohjeita ja löysi poikansa viime hetkellä

    10. 10

      Näin Jari Sillanpää kertoi poliisille huumeiden käytöstä – lue kuulustelu sanasta sanaan: ”Nautin polttamalla amfetamiinia”

    11. Näytä lisää
    Näitä luetaan!
    1. 1

      Perheenisä Matti tienaa yli 100 000 € vuodessa, mutta rahat eivät meinaa riittää elämiseen – paljastaa nyt, mihin kovatuloisen rahat menevät

    2. 2

      Upeaa, Krista! Pärmäkoskelle uran ensimmäinen voitto maailmancupissa

    3. 3

      Iltalehti: Maria Lund vietiin ambulanssilla sairaalaan kesken teatterinäytöksen

    4. 4

      Kaukopartiomies kertoo, miten uskomattomia asioita pervitiini sai aikaan rättiväsyneissä sotilaissa – ”Kaamea näky”

    5. 5

      Näihin kahteen kysymykseen Jari Sillanpää jätti vastaamatta poliisikuulustelussa

    6. Näytä lisää
    1. 1

      Puoliso joutui potkaisemaan alaikäistä tyttöä nuollutta viiden lapsen isää

    2. 2

      Ilmatieteen laitoksen meteorologilta synkkä ennustus: ”Torstaina ihmiset heräävät siihen totuuteen”

    3. 3

      Viveca Lindforsilta kipakat terveiset Emmi Peltoselle olympialaisiin – ”Se paikka on minun selkänahastani otettu”

    4. 4

      Perheenisä Matti tienaa yli 100 000 € vuodessa, mutta rahat eivät meinaa riittää elämiseen – paljastaa nyt, mihin kovatuloisen rahat menevät

    5. 5

      Radiojuontajaa odotti pankkiautomaatilla muhkea yllätys – edellisen asiakkaan kuitti löi ällikällä

    6. Näytä lisää
    1. 1

      Äiti aavisti pahaa, kun Sanna-Marin Facebook-kuva oli vaihtunut yöllä – kodista paljastui kauhein mahdollinen painajainen

    2. 2

      Radiojuontajaa odotti pankkiautomaatilla muhkea yllätys – edellisen asiakkaan kuitti löi ällikällä

    3. 3

      Kun Teemu syntyi, isä otti hatkat: sai selityksen 18 vuoden jälkeen Kadonneen jäljillä -sarjassa – Näin kävi, kun kamerat sammuivat

    4. 4

      Näin näännytetty 17-vuotias pakeni ikkunan kautta vanhempiensa kidutusta ja pelasti 12 sisarustaan – keksi kännykän hätäkikan, poliisi ylistää

    5. 5

      Nelihenkinen perhe löytyi kuolleena Ruotsissa – vanhempien allekirjoittama kirje paljasti järkyttävän motiivin

    6. Näytä lisää