NASAn ja SpaceX:n miehistö 5 laukaistiin kohti ISS:aa

Lähtö tapahtui auringonpaisteessa iltapäivällä Floridan avaruusrannikolla heti kello 19 jälkeen Suomen aikaa. NASA:n astronautit Nicole Aunapu Mann ja Josh Cassada sekä JAXA:n (Japan Aerospace Exploration Agency) astronautti Koichi Wakata ja Roscosmos-kosmonautti Anna Kikina ovat miehistönä Crew-5 -lennolla, joka vie heidät Kansainväliselle avaruusasemalle noin kuukaudeksi.

SpaceX:n Falcon 9 -raketti ja Dragon-avaruusalus, nimeltään Endurance, nousevat laukaisualustalta 39A Kennedy Space Centerissä Floridassa 5. lokakuuta 2022 Crew-5:n tehtävää varten kansainväliselle avaruusasemalle. Kuva: NASA/Kim Shiflett.

Kantorakettina oli SpaceX:n Falcon 9 -raketti ja sen kärjessä oli Dragon-avaruusalus – nimeltään Endurance – nousi Kennedyn laukaisukompleksista 39A paikallista aikaa keskipäivällä. Miehistön jäsenillä oli edessään 29 tunnin matka kansainväliselle avaruusasemalle tiederetkikuntaan.

Crew-5 lento on ensimmäinen avaruuslento Mannille, Cassadalle ja Kikinalle ja viides Wakatalle. Tämä on kuudes SpaceX-lento NASAn astronautien kanssa – mukaan lukien Demo-2:n testilento vuonna 2020 avaruusasemalle – osana viraston Commercial Crew Program -ohjelmaa. Mann on ensimmäinen Pohjois-Amerikan alkuperäisväestöön kuuluva nainen avaruudessa.

Telakointi ISS:aan tapahtuu tänään torstaina (6.10.2022) kello 21.15 Suomen aikaa. Telakoinnin jälkeen Expedition 68 seitsemän jäsenen miehistö toivottaa Crew-5:n miehistöt tervetulleiksi asemalle. NASAn SpaceX Crew-4 -tehtävän astronautit irtautuvat avaruusasemalta ja laskeutuvat Floridan rannikolle myöhemmin tässä kuussa.

Crew-5:n on määrä oleskella avaruusasemalla pitkäkestoisesti enintään kuusi kuukautta ennen paluutaan Maahan keväällä 2023.

Suunniteltuihin kokeisiin kuuluu fysiologisia tutkimuksia avaruuden olosuhteiden vaikutuksesta ihmisen elimistöön, polttoainejärjestelmien toimivuustestejä ja sydänsairauksien tutkimuksen edistämisestä. Nämä ovat vain osa yli 200 tieteellisestä kokeesta ja teknologian esittelystä, jotka suoritetaan Crew-5-operaation aikana.

Lähdön jälkeen Crew-5 teki joukon ratakorjauksia, jotta telakointi Kansainväliseen avaruusasemaan tapahtuisi aikataulun mukaisesti.

NASA TV verkkosivusto tarjoaa ohjelmaa tulevista Crew-5-lennon tärkeimmistä tapahtumista. Torstaina 6. lokakuuta suoralähetys NASA-TV:ssä alkaa kello 22.15 EEST. Telakointi tapahtuu noin puolitoista tuntia myöhemmin ja lähetys seuraa Endurancen ja ISS:n välisten luukkujen avaamista ja tervetuloaseremoniaa.

SpaceX-astronautit palaavat avaruusasemalta

Kaksi yhdysvaltalaista astronauttia, Bob Behnken ja Doug Hurley, palaavat Kansainväliseltä avaruusasemalta tämän kuun lopulla. Astronautit irrottavat Dragon-aluksensa avaruusasemasta  ja laskeutuvat Floridan edustalle Atlanttiin elokuun 2 päivänä. Irrottautuminen tapahtuu kello 2.34 ja laskeutuminen kello 9.42 Suomen aikaan.

SpaceX-yhtiön Dragon-alus telakoitumassa avaruusasemaan. Kuva NASA.

Behnkenin ja Hurleyn avaruuslento on ja oli ensimmäinen Yhdysvalloista lähtenyt ja yhdysvaltalaisella kalustolla tehty siten vuoden 2011 jälkeen kun sukkulalennot päättyivät. Lennon erityistehtävänä oli osoittaa SpaceX-yhtiön kehittämän miehistönkuljetusaluksen, Dragonin, toimintavalmius. Tätä lentoa aikaisemmin Dragon-alus on lentänyt kerran aikaisemmin Kansainväliselle avaruusasemalle, mutta viime vuonna toteutettu lento oli miehittämätön.

NASA-TV lähettää irrottautumisen suorana lähetyksenä ja lähestys jatkuu kunnes laskeutuminen Atlantiin on tapahtunut.

SpaceX-yhtiön Dragon avaruusalus laukaistiin onnistuneesti

Ensimmäistä kertaa historiassa NASA-astronautit on laukaistu Amerikan maaperältä kaupallisesti rakennetussa avaruusaluksessa matkalle Kansainväliselle avaruusasemalle. Avaruusalus on SpaceX yhtiön Crew Dragon ja sen miehistönä ovat NASAn astronautit Robert Behnken ja Douglas Hurley. Lähtö tapahtui eilen (30.5.2020) kello 22.22 Suomen aikaa yhtiön Falcon 9 -raketilla laukaisualustalta 39A NASAn Kennedyn avaruuskeskuksesta Floridasta.

Dragon-alus on juuri laukaistu Kennedyn avaruuskeskuksesta. Kuva NASA/Bill Ingalls.

NASA: n SpaceX Demo-2 -niminen operaatio on kokonaisvaltainen testilento, jolla varmennetaan SpaceX-miehistön kuljetusjärjestelmän toiminta, mukaan lukien laukaisu, lento kiertoradalla, telakointi ja laskeutuminen. Tämä on SpaceX: n toinen testilento Crew Dragonista ja ensimmäinen testi miehitetty.  Lento onnistuessaan mahdollistaa järjestelmän sertifioinnin säännöllisiin miehitettyjen lentojen suorittamisen Kansainväliselle avaruusasemalle osana NASA: n kaupallista miehistöohjelmaa.

Dragon -aluksen on tarkoitus telakoit5ua avaruusasemalle klo 17.29 Suomen aikaa sunnuntaina 31. toukokuuta. Behnken ja Hurley työskentelevät yhteistyössä SpaceX-operaation ohjauskeskuksen kanssa varmentaakseen avaruusaluksen toiminnan suunnitellulla tavalla testaamalla aluksen kaikkien laitteiden ja järjestelmien toimintaa. Avaruusalus alkaa läheisen lähestymisensä asemalle noin klo 15.27 sunnuntaina, 31. toukokuuta. Crew Dragon on suunniteltu telakoimaan itsenäisesti, mutta miehistöt aluksessa ja avaruusasemalla tarkkailevat huolellisesti avaruusaluksen toimintaa sen lähestyessä ja telakoituimista Harmony-moduulin telakointiporttiin.

Telakoinnin onnistumisen jälkeen miehistö toivotetaan tervetulleeksi kansainväliselle avaruusasemalle, jossa heistä tulee Expedition 63- miehistön jäseniä, joihin tällä hetkellä kuuluu NASAn astronautti Chris Cassidy.

Demo-2 astronautit

Behnken on operaation komentaja, joka vastaa muun muassa alusten kohtaamisesta, telakoinnista ja irrotuksesta sekä Demo-2-toiminnoista, kun avaruusalus on telakoituna avaruusasemalle. Hänet valittiin NASA-astronautiksi vuonna 2000 ja hän on suorittanut kaksi avaruussukkulalentoa. Behnken lensi STS-123 lennolla maaliskuussa 2008 ja STS-130 lennolla helmikuussa 2010 suorittaen kolme avaruuskävelyä molempien operaation aikana.

Robert Behnken. Kuva NASA/Bill Ingalls

Hän on syntynyt St. Annessä, Missourissa. Hänellä on fysiikan ja mekaanisen tekniikan kandidaatin tutkinto Washingtonin yliopistosta St. Louisista, ja hän on suorittanut konetekniikan maisterin ja tohtorin tutkinnot Kalifornian tekniikan instituutista Pasadenassa. Ennen liittymistään NASAan hän oli lentokoneinsinööri Yhdysvaltain ilmavoimissa.

Hurley on Demo-2 avaruusaluksen komentaja, joka vastaa muun muassa laukaisusta, laskeutumisesta ja palautumisesta. Hänet valittiin astronautiksi vuonna 2000 ja hän on suorittanut kaksi avaruuslentoa. Hurley toimi lentäjänä ja johtavana robottioperaattorina sekä STS-127 heinäkuussa 2009 että STS-135 viimeisellä avaruussukkulaoperaatiolla, heinäkuussa 2011.

Douglas Hurley. Kuva NASA/Bill Ingalls.

New Yorkin kotoisin oleva syntyi Endicottissa, mutta pitää Apalachinia kotikaupunkinaan. Hänellä on kandidaatin tutkinto rakennustekniikasta New Orleansin Tulane-yliopistosta ja hän on valmistunut Yhdysvaltain merivoimien testauskoulusta Patuxent Riverissä, Marylandissa. Ennen liittymistään NASAan hän oli hävittäjälentäjä ja koelentäjä Yhdysvaltain merijalkaväessä.

Tehtävän tavoitteet

Demo-2 -operaatio on viimeinen suuri testi ennen kuin NASA: n kaupallinen miehistöohjelma sertifioi Crew Dragon -operaattorin operatiivisiin, pitkäkestoisiin operaatioihin avaruusasemalle. SpaceX: n viimeisenä lentokokeena se validoi miehistönsä kuljetusjärjestelmän kaikki järjestelmät, mukaan lukien Crew Dragon-avaruusaluksen, avaruuspuvut, Falcon 9 -kantoraketin, kantoraketin 39A ja toimintaominaisuudet.

Matkalla asemalle Behnken ja Hurley ottavat Crew Dragonin manuaalisen hallinnan kaksi kertaa osoittaen kykynsä hallita avaruusalusta, jos avaruusaluksen automatisoidun lennon yhteydessä ilmenee ongelmia. Lauantaina 30. toukokuuta avaruusaluksen ollessa Yhdysvaltain rannikolla miehistö testaa aluksen ohjattavuutta. 

Kun Crew Dragon on noin 1 km aseman alapuolella ja liikkuu kohti avaruusalusta, miehistö suorittaa vielä ohjausjärjestelmän manuaalisen ohjattavuuden testit vielä kerran. Lyhyen tauon jälkeen lähestyminen jatkuu ja operaation johtajat tekevät lopullisen päätöksen telakoinnista, kun Crew Dragon on lähentynyt 20 metrin etäisyyteen avaruusaluksesta.

Operatiivisia tehtäviä varten Crew Dragon pystyy kuljettamaan jopa neljä miehistön jäsentä kerrallaan ja kuljettamaan yli 120 kg rahtia, mikä mahdollistaa suuremman miehistön jäsenten lukumäärän avaruusasemalla ja pidentää tutkimukselle varattua aikaa mikrogravitaatioympäristössä sekä palauttamalla enemmän tieteellisiä tutkimuslaitteistoja takaisin maan päälle.

Tässä lentotestissä käytettävä miehistön Dragon voi pysyä kiertoradalla noin 110 vuorokautta ja matkan kesto määritetään asemalla seuraavan kaupallisen miehistön laukaisun valmiuden perusteella. Operatiivinen Crew Dragon -alukset voivat pysyä kiertoradalla vähintään 210 vuorokauden ajan NASA: n vaatimuksen mukaisesti.

Tehtävän päätyttyä Behnken ja Hurley palaavat Crew Dragonilla, Maahan. Laskeutuminen tapahtuu Floridan Atlantin rannikolle mereen, josta he ja alus poimitaan ja tuodaan takaisin Cape Canaveraliin.

Ensimmäinen amerikkalainen avaruuslento vuosikymmeneen

NASA ja SpaceX-yhtiö suunnittelevat ensimmäistä amerikkalaista avaruuslentoa Kansainväliselle avaruusasemalle vuosikymmeneen. Kantorakettina on SpaceX:n Falcon 9 kantoraketti ja sen kuormana on miehitetty Dragon avaruusalus. Astronautteina ovat Robert Behnken ja Douglas Hurley. Lähtö on suunniteltu tapahtuvaksi keskiviikkona 27. toukokuuta kello 23.33 Suomen aikaa Kennedyn avaruuskeskuksen laukaisualustalta 39A. Lento on nimetty Demo-2:ksi ja sen kestoa ei ole määritelty.

Dragon-alus telakoitumassa Kansainväliseen avaruusasemaan lennon Demo-1 aikana. Kuva NASA-TV.

Laukaisun jälkeen Dragon avaruusalus siirtyy Kansainvälisen avaruusaluksen radalle ja lähestyy sitä. Noin vuorokauden lähestymisvaiheen jälkeen avaruusalus on valmis telakoitumaan avaruusasemaan. Telakoitumisen hoitaa Behnken niiltä osin kuin se on tarpeellista. Dragon alus pystyy automaattiseen telakoitumiseen ja näinhän tapahtui Demo-1 lennolla, joka oli miehittämätön.

Molemmat astronautit ovat lentäneet aikaisemminkin avaruudessa. Behnken on ollut STS-123 ja STS-130 lennoilla mukana ja teki molemmilla lennoilla avaruuskävelyn. Harley puolestaan oli lennoilla STS-127 ja STS-135, joista jälkimmäinen suuntautu Hubble avaruusteleskoopille sen viimeisen huollon aikana heinäkuussa 2011.

Molemmat astronautit siirtyvät telakoinnin jälkeen Kansainväliselle avaruusasemalla ja heistä tulee aseman Expedition 63 miehistö. Avaruusasemalla työskentelyn aikana he suorittavat useita tieteellisiä kokeita ja testejä yhdessä asemalla työskentelevän miehistön kanssa.

Dragon-avaruusalus kykenee suorittamaan jopa 210 vuorokautta kestäviä avaruuslentoja. Demo-2 lento on kuitenkin varusteltu enintään 110 vuorokauden lentoa varten. Näin pitkään sen ei kuitenkaan odoteta asemalla viipyvän mutta tarkka paluun ajankohta määräytyy sen mukaan, miten muut kaupalliset ja aseman huoltoon liittyvät lennot ajoittuvat.

Paluu Maahan tapahtuu laskuvarjojen varassa Floridan itäpuoliselle Atlantin alueelle. Paluulentoa on vastassa SpaceX’n Go Navigator -alus, joka poimii mereen laskeutuneen avaruusaluksen ja kuljettaa sen takaisin Cape Canaveraliin. Lennon onnistuessa NASA voi hyväksyä Dragon alukset varsinaiseen toimintaan säännöllisten miehitettyjen lentojen suorittamiseksi. Tulevaisuudessa Dragon aluksia voidaan käyttää mm. Kuuhun suuntautuvilla lennoilla.

SpaceX-yhtiön kilpailija Boeing on kehittänyt omaa miehitettyjen lentojen alusta Starlineria. Sillä on kuitenkin ollut epäonnea ja vastoinkäymisiä kehittelytyön aikana ja projekti onkin pahasti myöhässä. Starlinerin ensimmäinen miehittämätön lento kuitenkin onnistui viime joulukuussa. Starlinerin kantoraketti on United Launch Alliance (ULA) Atlas V, jonka suorituskyky on suunnilleen samaa luokaa kuin Flagon 9 kantoraketin.

Jos olet kiinnostunut seuraamaan laukaisua, niin se on mahdollista NASA-tv:n https://www.nasa.gov/multimedia/nasatv/index.html#public sekä useiden eri sosiaalisen median kautta.

Marshypeä mediassa

Kaavio osoittaa Maan ja Marsin
opposition aikaisen etäisyyden
vaihtelun radan eri osissa.
Seuraavan kerran etäisyys on
lyhyimmillään vuonna 2018.
Kuva Z. Levsy/STScI.

Miehitettyä lentoa Marsiin (ja ehkä takaisin) on uutisoitu sen verran tiheään tahtiin, että mielestäni kyseessä on hypetys. Avaruustutkimuksen tuntemusta toimituksissa ei ole, joten kaikki eri avaruustekniikan kanssa toimivien yritysten visiot päätyvät lehtiin varmoina, aivan lähivuosina toteutuvina suunnitelmina. Todellisuudessa olemme vielä hyvin kaukana miehitetyistä marslennoista.

Merkittävin este miehitetyille lennoille on se, että käytettävissä olevan tekniikan rajat sille mitä voidaan toteuttaa ja mitä ei, tulevat hyvin nopeasti vastaan. Lisäksi käytettävissä olevalla tekniikalla ei pystytä turvaamaan miehistön terveyttä pitkällä lennolla Marsiin. Kolmas käytännön este on lennon kustannukset ja ennen kaikkea ansaintalogiikka. Ainakaan minä en näe mitään keinoa hankkia rahaa miehitetyllä marslennolla. Valtioiden tiukat budjetit eivät kustannuksien kattamista salli ja yksityistä rahaa ei saada kasaan tarvittavia määriä.

Tarkastellaanpa käytettävissä olevaa tekniikkaa. Rakettimoottorit toimivat polttamalla orgaanista polttoainetta tai vetyä puhtaan hapen kanssa. Vety on näistä tehokkainta, joten sen käyttäminen olisi tällä vanhalla tekniikalla kaikkein parasta. Avaruusaluksen nopeus saadaan vetypolttoaineella kaikkein suurimmaksi. Yhden suuntainen matka-aika olisi näin ollen 6–9 kk riippuen ajankohdasta. Maan ja Marsin välinen etäisyys oppositioidenkin aikana vaihtelee luokkaa 50 miljoonaa kilometriä. Tämä on paljon ja sitä voi verrata siihen tietoon, että lyhyimmillään Maan ja Marsin välinen etäisyys on vain noin 56 miljoonaa kilometriä.

Kemiallisen polttoaineen käyttäminen johtaa väistämättä pitkään lentoaikaan. Edestakainen matka vaatii kaksinkertaisen ajan ja perilläkin pitäisi olla paria päivää pitempään. Yksinkertainen päätelmä on, että perinteisellä tekniikalla kyllä lento voitaisiin toteuttaa, mutta aikaa siihen kuluisi.

Uudenlainen rakettitekniikka voisi tuoda ratkaisun, mutta toistaiseksi erilaiset ionimoottorit, sähköiset purjeet ja jopa ydinkäyttöiset rakettimoottorit ovat vielä kaarnalaiva-asteella verrattaessa nykyaikaisen nesteytettyä kaasua käyttävän tankkilaivan tekniikkaan.

Pitkä lentoaika tuo mukanaan sellaisia ongelmia, joihin lennolla matalalle Maan kiertoradalle tai edes lyhyellä käynnillä Kuuhun ei kohdata. Ongelman nimi on kosminen säteily. Kosmista säteilyä on kahdenlaista; ensimmäinen on aurinkokunnan ulkopuolelta tuleva ja lähes valonnopeudella kiitävät raskaat alkeishiukkaset ja jopa atomiytimet. Jälkimmäisissä on energiaa yhtä paljon kuin huippulyöjän lyömässä pesäpallossa. Toinen kosmisen säteilyn lähde on Aurinko, jonka lähes puolella valonnopeudesta kiitävät protonit voisivat vahingoittaa avaruusmatkaajien terveyden jo alkumatkasta.

Kosmiselta säteilyltä suojautuminen on edelleen ratkaisematta huolimatta siitä, että Nasa ja monet muut tutkimuslaitokset ovat suojautumiskeinoja tutkiessaan kuluttaneet miljardeja aivan missä tahansa valuutassa. Periaatteessa tunnemme vain yhden todella toimivan ja haitattoman tavan suojata avaruuslentäjät kosmiselta säteilyltä. Tapa on passiivinen, säteilyä imeä aine, ja sitä tarvitaan paljon, sillä säteilysuojassa voidaan joutua oleskelemaan pitkään, jopa koko lennon ajan. Tällä on välitön kerrannaisvaikutus kustannuksiin.

Muita, säteilyltä suojaavia keinoja on useita, mutta yhtäkään niistä ei ole testattu oikeassa, avaruudellisessa ympäristössä ja oikeassa mittakaavassa, joten niiden varaan laskeminen on yltiöoptimismia. Ilman tehokasta säteilysuojausta avaruuslentäjillä tilanne olisi samanlainen kuin kissalla mikroaaltouunissa – ei juurikaan toivoa hengissä pysymisestä.

Kolmas oleellinen ongelma on kustannukset. Apollo- ja sukkulaohjelmista tiedämme, että miehitettyjen avaruuslentojen kustannukset ovat sitä luokkaa, että niiden kustantaminen muutoin kuin supervaltojen jättimäisistä budjeteista on mahdotonta. Näin on vaikka yksityiset yhtiöt ovat jo myyneet muutaman sadantuhannen euron lentoja viideksi minuutiksi avaruuden rajalle, noin 100 km korkeuteen.

Marslentojen kustannukset ovat superjättiluokkaa. Riippuen siitä, kuinka monta avaruusmatkaajaa lähetettäisiin, kustannusten nousu moninkertaistuu potenssiin kolme miehistön määrän kasvaessa. Tämä selittyy pelkästään käytettävissä olevan ja mahdollisesti lähitulevaisuudessa kehitettävän rakettitekniikan luonteella. Mitä pidemmäksi aikaa avaruuteen mennään sitä enemmän täytyy olla kaikkea muuta kuin miehistöä mukana. Tavaramäärän kasvaessa, myös kantorakettien koko ja määrä moninkertaistuu, ja jokaiselle on selvää, että tämä merkitsee kustannusten kasvua. Raja tulee ennemmin vastaan, kuin mitä utopistisimmat haaveksijat edes osaavat odottaa.

Miehitetty lento Marsiin näyttää edelleen olevan suunnilleen samassa vaiheessa kuin mitä vedyn fuusioon perustuva energiatuotanto on. Viimeisen viidenkymmenen vuoden aikana on sanottua fuusioreaktoreiden olevan kaupallisesti kannattavia viidenkymmenen vuoden kuluessa. Ensimmäinen viidenkymmenen vuoden jakso on mennyt ja edelleenkään meillä ei ole ensimmäistäkään toimivaa täyden mittakaavan reaktoria toiminnassa. Miehitettyjen marslentojen aikajänne on vain lyhyempi; optimistit puhuvat vain kymmenestä vuodesta, joku arvioivat lentojen toteutuvan kahdessa vuosikymmenessä. Itse olen hyvin skeptinen ja olen hämmästykseltäni äimän käkenä, jos miehitetty marslento toteutuu ennen vuotta 2050.