Crew Dragon telakoitui onnistuneesti

SpaceX -yhtiön Crew Dragon -alus telakoitui Kansainväliselle avaruusalukselle onnistuneesti hieman aikataulustaan edellä kello 12.51 Suomen aikaa. Luukut avattiin niin ikään hieman etuajassa noin 15.07 Suomen aikaa.

Crew Dragon on telakoitunut Kansainväliselle avaruusasemalle. kuv NASA-TV.

Luukkujen avauduttua Kansainvälisen avaruusaseman miehistö teki joitakin testimittauksia aluksen sisäilmasta ja siirsi ensimmäisen paketin tarvikkeita asemalle.

Demo-1:n laukaisu onnistui

SpaceX-yhtiön Demo-1 laukaisu onnistui suunnitelmien mukaisesti. Seuraava kriittinen vaihe on tänään, kun Crew Dragon -alus telakoituu Kanasianväliseen avaruusasemaan kello 13.05 Suomen aikaa. Telakoituminen tapahtuu uuteen Kansainvälisen avaruusaseman telakointimoduuliin, jota käytetään jatkossa kaikkien Commercial-ohjelman lentojen telakointiporttina.

SpaceX-yhtiön Crew Dragon -alus telkoituu Kansainväliseen avaruusasemaan ensimmäisen kerran sunnuntaina 3.3.2019. Kuva NASA.

Telakoitusmisoperaattio ei ole aivan tavanomainen, sillä sen aikana testataan Crew Dragon -aluksen ohjattavuutta ja automaattisten laitteiden toimintaa. Telakointi-moodi otetaan käyttöön, kun Crew Dragon on lähestynyt avaruusasemaa 4 kilometrin etäisyyteen. Lähestymistä jatketaan, kunnes etäisyyttä on vain 1,6 km, jonka jälkeen palataan takaisin 4 kilometrin etäisyyteen. Vasta tämä operaation onnistumisen jälkeen telakointi viedään loppuun.

Telakoitumisen jälkeen, noin kello 15.30 aikaan aluksen ja ISSn luukut avataan ja miehistöjen tervetuloa-seremonia pidetään kello 17.45. Tosin tähän seremoniaan osallistuu vain avaruusaseman miehistö, sillä Crew Dragon -aluksen miehistönä on Ripley-niminen testinukke.

Todellisten miehitettyjen lentojen aikana telakointia voidaan ylläpitää jopa 210 vuorokautta.  Demo-1 -alus on kuitenkin telakoituneena avaruusasemaan vain perjantaihin asti. Laskeutumisen pitäisi tapahtua kello 14.30 Suomen aikaa. Laskeutumisen loppuvaihe tapahtuu Apollo-ohjelman tapaan laskuvarjojen varassa ja laskeutumispaikkana on Floridan rannikon merialue.

Boeing-yhtiön Skyliner -alus telakoitumassa avaruusasemaan. Kuva NASA.

Jos telakointi ja laskeutuminen onnistuvat, seuraava lento Demo-2 ensi heinäkuussa onkin sitten miehitetty. Silloin aluksen miehistönä ovat NASAn astronautit Bob Behnken ja Dough Hurley.

NASAn Commercial Crew Program -ohjelmaan osallistuu kaksi avaruusaluksia ja laukaisujärjestelmiä kehittelevää yhtiötä: Boeing ja SpaceX. Molemmilla yhtiöillä on oma kantoraketti, joka kykenee viemään miehitetyn aluksen Kansainväliselle avaruusasemalle. Ennen kuin alukset otetaan varsinaiseen käyttöön, niille tehdään kaksi kahden astronautin lentoa onnistuneesti. Näillä lennoilla testataan ja arvioidaan järjestelmien kaikinpuolista toimintavarmuutta ja lentojen teknistä onnistumista.

Tänään telakointia voi seurata NASA-TV lähetyksessä alkaen kello 10.30 Suomen aikaa ja jatkuen noin kello 18 asti. NASA-TV on osoitteessa https://www.nasa.gov/nasalive .

Space X laukaisee ensimmäisen Crew Dragon -aluksen avaruusasemalle

Lauantaina 2. maaliskuuta avaruusaluksia kehittelevä Space X -yhtiö tekee ensimmäisen laukaisunsa, jolla Crew Dragon-alus viedään avaruuteen ja joka telakoituu automaattisesti Kansainväliselle avaruusasemalle. Miehistöä aluksessa ei ole, mutta sen sijaan siellä on tarvikkeita ja tutkimuslaitteita avaruusaseman miehistön tarpeisiin.

Falcon 9 -kantoraketti ja sen huipulla Crew Dragon -avaruusalus. Kuva Space X.

Laukaisu tapahtuu maaliskuun 2. päivänä kello 9.49 Suomen aikaa Kennedyn avaruuskeskuksesta, Floridasta. Laukaisualusta on legendaarinen 39A, jolla mm. Apollo lennot ja sen jälkeen sukkula lennot lähtivät lennoilleen. Laukaisualusta on Space X -yhtiön käytettävissä ja siltä on nyttemmin laukaistu useita Flacon 9 ja Falcon 9 Heavy kantoraketteja. Luonnollisestikaan laukaisualusta ei ole alkuperäisessä muodossaan, vaan se on kokenut monia päivityksiä ja muodonmuutoksia aina sen mukaan mitä uudet laukaisut ovat tarvinneet.

Crew Dragon -aluksen laukaisu on nimetty Demo-1:ksi sen vuoksi, että se on laatuaan ensimmäinen, joka päätyy ensin kiertoradalle ja lopulta telakoituu automaattisesti Kansainväliseen avaruusasemaan. Ensilennolla on aina omat riskinsä, mutta silti Space X -yhtiö haluaa lennosta olevan muutakin hyötyä kuin vain onnistuneen lennon tuoman varmuuden laitteistojen toiminnasta. Tästä syystä aluksessa on mukana rahtia avaruusalukselle vietäväksi.

Flacon 9 -kantoraketin laukaisu. Kuva Space X.

Jos laukaisu tapahtuu aikataulun mukaisesti, telakointi tapahtuisi suunnitelmien mukaan sunnuntaina. Laukaisuikkuna on avoinna tiistaihin 5. maaliskuuta asti, joten tehtävän onnistumiselle on hyvät mahdollisuudet, vaikka lauantain sääennuste ei aivan ideaalisia olosuhteita laukaisulle lupailekaan.

Jos suunnitelma toteutuu ennakoidun aikataulun mukaan, Crew Dragon -alus irrottautuu avaruusasemalta maaliskuun 8. päivänä. Irrottautumisensa jälkeen se tekee noin 15 minuutin mittaisen jarrutuspolton ja aloittaa laskeutumisen ilmakehään. Vapaan pudotuksen jälkeen laskuvarjot avautuvat ja alus molskahtaa lopulta Atlanttiin, josta se poimitaan talteen. Alus on suunniteltu laskeutumaan myös maanpinnalle, sillä siinä on riittävän tehokkaat rakettimoottorit ja laskutelineet. Näillä varusteilla aluksen uudelleen lennot voivat toteutua mereen laskeutunutta alusta nopeammin, johtuen vähemmästä huoltotarpeesta.

Kantoraketin ensimmäinen vaihe, suunnitelmien mukaan, laskeutuu noin 10 minuutin kuluttua laukaisusta uudelleen käytettäväksi myöhemmillä lennoilla. Space X -yhtiö on kehitellyt kiihdytinrakettien hallittua laskeutumista onnistuneesti jo aikaisemmilla lennoilla.

Space X -yhtiö, johtajanaan ja omistajanaan Elon Musk, on tehnyt NASAn kanssa kantorakettien ja miehitettyjen lentojen tarvitsemaa Crew Dragon-avaruusalusta jo useamman vuoden. Nasa joutui lopettamaan sukkulalennot vuonna 2011 ja sen jälkeen astronautit ovat lentäneen avaruusasemalle venäläisellä Soyuz-kalustolla. Jos lauantain lento onnistuu, NASAlla on jälleen käytössää miehitettyihin lentoihin soveltuvat kantoraketit ja avaruusalukset. Ensimmäinen miehitetty lento voisi tässä tapauksessa toteutua jo kesäkuussa tänä vuonna.

Crew Dragon alus on todellakin avaruusalus, sillä miehistö voi ohjata sitä tarpeen vaatiessa käsin. Telakointi ja irrottautuminen tehdään normaalisti automaattiohjauksessa, mutta sekin voidaan hoitaa käsin, jos tilanne niin vaatii. Miehistön turvallisuuteen on kiinnitetty hyvin suuri huomio alusta kehiteltäessä. Laukaisun aikana Crew Dragon -alus on varustettu hätäpelastautumisen mahdollistavalla järjestelmällä, jolla miehistö selviytyy hengissä kaikenlaisista laukaisun aikaisista kantoraketin vioista, epäonnistumisesta tai jopa räjähdyksestä.

Falcon 9 kantoraketin laukaisua voi katsoa suorana osoitteesta https://youtu.be/2ZL0tbOZYhE .

Ilmakehä on laajempi kuin luulitkaan

Olet varmaan joskus pohtinut kysymystä mihin ilmakehä päättyy ja avaruus alkaa. Todellisuudessa ne eivät ole aivan sama asia, sillä ilmakehän tiedetään jatkuvan aina vain ohuempana kauas avaruuteen, revontuliakin on havaittu lähes tuhannen kilometrin korkeudella.

Ilmakehän ohenee ylöspäin noustessa, mutta mihin se päättyy? Kuva NASA Earth Observatory.

FAI Internationale (engl. World Air Sports Federation) on määritellyt avaruuden alarajaksi 100 km (330 000 jalkaa) merenpinnasta perustuen fyysikko Theodore von Kàrmàn’in (1881–1963) tutkimukseen. Hänen mukaansa lentokoneen tulisi lentää ratanopeutta suuremmalla nopeudella, jotta se voisi kehittää siivillänsä tarvittavan aerodynaamisen nostovoiman. Kàmànnin mukaan tämä vastaa noin 52 mailin [1] lentokorkeutta. FAI on ottanut asian varman päälle ja käyttää määritelmässään 62 mailin korkeutta, sillä tarkka raja vaihtelee ilmakehän laajenemisen ja supistumisen myötä mm. Auringon aktiivisuussyklin mukaan.

Koska avaruuden rajalla ei ole mitään kansainvälistä sopimusta, muut organisaatiot voivat käyttää omia määritelmiään. Esimerkiksi NASA pitää avaruuden rajana 50 mailia, noin 80 km, ja myöntää tämän rajan ylittäneille ”Ulkoavaruuden rintamerkin”.

SOHO-luotaimen SWAN-instrumentti mittasi maapallon geokoronan Lagrangen pisteen L1 halo-radalta. Kuva ESA.

Avaruuden raja on siis suhteellisen lähellä maapallon pintaa ja ilmakehä jatkuu siis paljon kauemmaksi. Yksi raja on noin 200 000 km korkeudella, jolloin aurinkotuulen aiheuttama paine tulee suuremmaksi kuin maapallon gravitaatiovoima. Mutta tämäkään korkeus ei vielä taida olla ilmakehän ulkoraja! Euroopan avaruusjärjestön SOHO-luotaimessa oleva SWAN-laitteisto havaitsee vetykaasun aiheuttamaa Lyman alfa -sätelyä Auringosta poispäin. SWAN-laitteistolla on havaittu lukuisia komeettoja mutta myös maapallon ympärillä olevaa vetyä. Se muodostaa maapallolle aurinkotuulen paineesta johtuvan komeettamaisen pyrstön. Tätä kaasupilveä kutsutaan geokoronaksi.

Apollo 16 astronautit saivat kuvaan tallennettua maapallon geokoronan. Kuva NASA.

Geokoronan tiheys maapallon päiväpuolella eksosfäärissä (690 km korkeudella) on aurinkotuulen kompressiovaikutuksesta johtuen noin 70 atomia kuutiosenttimetrissä [2]. Kuun radan etäisyydellä (384 400 km) hiukkastiheys on jo pudonnut 0,2 atomiytimeen kuutiosenttimetrissä, mutta se ei vieläkään ole kaasun raja. SWAN-laitteisto on havainnut geokoronan ulottuvan noin 630 000 km etäisyydell3 maapallosta, eli yli 1,5× Kuun etäisyydelle. Olisiko tämä ilmakehän yläraja, kenties!

Huomautukset

[1] Kàrmàn ei ottanut laskelmissaan huomioon Keplerin voimana tunnettua keskipakoisvoimaa, joka tulee sitä merkittävämmäksi tekijäksi mitä ylempänä ja nopeammin lennetään. Ratanopeudella Keplerin voima on yhtä suuri kuin lentolaitteen massa (ja siivet olisivat tarpeetonta massaa). Ottamalla Keplerin voima huomioon, lentokorkeus voisi olla 57 mailia.

[2] Eksosfäärin tiheys vaihtelee huomattavasti, jopa kertoimella 5 johtuen Auringon säteilyvoimakkuudesta, lähiavaruuden avaruussäästä ja vuoden ajasta.

Nasan LRO kuvasi Kiinan Chang’e 4 -luotaimen

Nasan Lunar Reconnaissance Orbiter, lyhyemmin LRO, on valokuvannut Kiinan Kuuhun laskeutuneen Chang’e 4-luotaimen juuri sieltä missä sen Kiina on ilmoittanut olevan. Kuvassa luotain näkyy kahden pikselin kokoisena, joten yksityiskohtia eikä pientä kulkijaa (Yutu 2) pysty erottamaan.

Chang'e 4 on pieni valkoinen piste nuolenkärkien välissä. 
Kuva NASA/GSFC/Arizona State University.

Chang’e 4-luotain laskeutui Von Karman-kraatteriin tammikuun 3. päivän aamuna Suomen aikaa. Kiinan ilmoituksen mukaan luotain on toiminut hyvin ja se on lähettänyt lukuisia kuvia ja mittausdataa Maahan.

Nasan LRO-luotain otti kuvat tammikuun 30. päivänä hyvin etäältä, sillä sen kulkureitti ei ylittänyt laskeutuneen luotaimen sijaintia. Etäisyyttä kuvanottohetkellä oli noin 330 km. Lisää kuvia on odotettavissa siinä vaiheessa, kun LROn rata vie suoraan kuuluotaimen sijainnin yli.

LRO on aikaisemmin kuvannut Kiinan Chang’e 3 luotainta kuunpinnalta. Samoin LRO on ottanut hyvin selkeitä kuvia Apollo-ohjelman laskeutumispaikoilta. Näissä kuvissa näkyy edelleen astronauttien jalanjäljet, laskeutumisosat ja tutkimuslaitteet, jotka jätettiin Kuuhun viitisenkymmentä vuotta sitten. Osa näistä, laserpeilit, ovat edelleen käytössä ja niitä käytetään hyvin usein Kuun etäisyyden määrittämiseen.