Aurinkokunta tänään

Mitä sukkulan jälkeen?

NASA:n miehitetyn avaruusohjelman tulevaisuuden näkymät alkavat hahmottua. Sukkulan jatkuvat ongelmat lisäävät entisestään paineita kehittää kokonaan uudet lentolaitteet. Presidentti Bush on määrännyt sukkulat poistettavaksi käytöstä 2010 mennessä, ja uuden aluksen rakennettavaksi vuoteen 2015 mennessä. Väliin jäisi viisi vuotta, jonka aikana USA olisi kykenemätön lähettämään astronautteja avaruuteen. Tätä ei NASA:n uusi johtaja Michael Griffin halua, joten hän on päättänyt, että uusi alus CEV:n (Crew Exploration Vehicle) pitää saada lentokuntoon paljon ennen Bushin antamaa takarajaa. Toisin kuin edeltäjänsä, useamman tohtorin paperit omaava Griffin on myös rakettitekniikan asiantuntija, joten tässä suhteessa tulevaisuus näyttää valoisalta. Griffin tietää, mikä on oleellista, ja jättää muut puuhastelut sikseen. NASA on menneinä vuosina puuhastellut useammankin projektin kanssa, joiden on ollut tarkoitus korvata sukkula. Kaikki on kuitenkin keskeytetty, ja juuri vähän ennen kuin kehittelytyö on alkanut tuottaa tulosta. Tai ennen prototyypin valmistumista. Taikka sitten suunnitelmat ovat kaatuneet omaan mahdottomuuteensa. Rahaa on palanut useita miljardeja.

Uuden aluksen tulee olla edeltäjäänsä sukkulaa turvallisempi. Miehistön menetykseen johtavan onnettomuuden todennäköisyydeksi sallitaan 1/1000 tai 1/10000 kun se sukkulalla on 2/100. CEV sijoitetaan raketin kärkeen, jossa se on mahdollisimman kaukana moottoreista ja polttoainetankeista, eivätkä mitkään raketista irtoavat osat osu siihen. Pelastustorni on itsestään selvyys, eli lennon keskeytys vikatilanteessa tulee mahdolliseksi.

Raskaita kuormia varten rakennetaan kokonaan erillinen raketti. Miehistö ja raskaat kuormat tullaan siis laukaisemaan erikseen. Miehistö pienellä ja mahdollisimman turvallisella raketilla, raakaa voimaa tarvitsevat raskaat hyötykuormat miehittämättömällä raketilla. Siinä ei tarvita pelastautumisjärjestelmiä eikä tarvitse tähdätä ihan yhtä hyvään luotettavuuteenkaan. Näin esimerkiksi Kuulennolla tarvittava kalusto voidaan laukaista ensin avaruuteen, sen perään CEV joka sitten telakoidaan kiertoradalla odottavaan Kuualukseen.

Griffin, kuten sanottu, tietää mitä tahtoo, ja miten se kannattaa toteuttaa. Hän on jo keväällä ilmoittanut, että ”voimakasta rakettia en tarvitse, sellainen minulla jo on”. Tämän jälkeen on tehty paljon esisuunnittelutyötä, ja järkevimmäksi vaihtoehdoksi on osoittautumassa sukkulan laukaisujärjestelmän mahdollisimman laajamittainen hyödyntäminen. Tietenkin, koska nämä osat ovat jo valmiita. Tarvitaan toki isompia ja pienempiä muutoksia, mutta kaikki sukkulan laukaisujärjestelmän osien käsittelyyn ja käyttämiseen tarvittava kalusto ja osaaminen NASA:lla on jo valmiina. Osat ovat jo tuotannossa, ei tarvitse suunnitella tehtaita eikä tehdä sopimuksia, kaikki on jo valmiina.

Sukkulan laukaisujärjestelmä on osoittautunut erittäin luotettavaksi, se on pettänyt vain yhden kerran, (Challenger, 1986) joten laukaisujen onnistumisprosentiksi tulee yli 99 %. Luku päihittää jopa venäläisen Sojuzin. Sukkulan ongelmat ovat ihan muualla, haavoittuvuudessa ja korkeissa kustannuksissa. Koska siinä ei ole pelastautumisjärjestelmää, käytönnässä kaikki onnettomuudet johtavat automattisesti myöt miehistön menetykseen.

Lähtökohta on siis hyvä. Ei ehkä kaikkein edullisin käyttää, mutta silti edullisin lähtökohta uuden järjestelmän pohjaksi.

CEV tulee ilmeisesti olemaan perinteinen Apollon tyyppinen kapseli. Tämä tekniikka on hyvin hallittua, yksinkertaista ja luotettavaa. Venäläinen Sojuz ja sen edeltäjät eivät ole kohdanneet miehistön menetykseen johtanutta onnettomuutta sitten 70-luvun alkuvuosien. CEV voidaan varustaa 3 – 6 hengen miehistölle. Sen laukaisemiseen käytettäisiin yhtä sukkulan apurakettia, joka varustettaisiin toisella vaiheella. Apuraketit ovat osoittautuneet, alun epäilyistä huolimatta, erittäin luotettaviksi. Yli 200 käytetystä raketista vai yksi on pettänyt (Challenger). Sen päälle toinen, nestemäistä vetyä ja happea käyttävä rakettivaihe, niin CEV:n kantoraketti on valmis. Arvioitu muutoskustannus 5 miljardia dollaria.

Raskaiden kuormien laukaisuun on myös varsin yksinkertainen ratkaisu; sukkulan laukaisujärjestelmä sellaisenaan, mutta sukkulan paikalle asennetaan lastimoduuli. Sukkulan kalliit moottorit korvataan halvemmilla kertakäyttöversioilla, tai kokonaan toisen tyyppisillä. Esimerkiksi kaksi kappaletta RS-68 -moottoreita riittää. Tällä rakennelmalla avaruuteen saadaan lähemmäs sata tonnia hyötykuormaa, kun sukkulalla vastaava luku on vai n. 20. Lähes sata tonnia painavaa sukkulaa kun ei voida laskea hyötykuormaksi, koska se tuodaan lennon päätteeksi takaisin alas. Uusi konstruktio hyödyntää järjestelmän koko kapasiteetin. Lastimoduulissa ei ole lämpösuojatiiliä, joten tankista irtoilevat eristeetkään eivät ole juuri haitaksi. Tämä muskeliraketti lentää ilman miehistöä, mahdolliset fataalituhot eivät vaaranna ihmishenkiä.

Se on vielä epäselvää, sijoitetaanko hyötykuorma sukkulan paikalle polttoainetankin kylkeen vai tankin päälle. Molemmissa ratkaisuissa on etunsa. Kylkeen sijoitettuna tankki ei vaadi yhtään mitään muutoksia ja nykyiset lähtöalustan rakenteet voidaan nekin käyttää lähes sellaisinaan. Kylkeen sijoitettu rakenne ei salli raketin käyttämistä miehitettynä. Päälle sijoittaminen vaatii suuria muutoksia sekä polttoainetankkiin että lähtöalustan rakenteisiin, mutta mahdollistaisi käytön myös miehitettynä. Apurakettien määrän voisi tässä rakenteessa lisätä kahdesta kolmeen, tai neljään, jolloin hyötykuorman määrää voisi entisestään lisätä, jopa 200 tonniin. Kylkeen sijoitettu rakenne näyttää tällä hetkellä järkevämmältä, mutta asia varmistunee aivan lähitulevaisuudessa. Tämänkin konstruktion muutoskustannus on arviolta 5 miljardia dollaria. Saattaa käydä niinkin, että sukkulasta luovutaan jo ennen vuoden 2010 takarajaa, ja kansainvälinen avaruusasema rakennetaan valmiiksi näitä sukkulasta muokattuja super-raketteja käyttäen. Avaruusaseman rakentamiseenhan ei sukkulaa tarvita.

CEV:n rakentaminen on myös arvioitu maksavan 5 miljardia, joten koko lysti maksaisi 15 miljardia, miljardin vähemmän kuin NASA:n yhden vuoden budjetti. CEV:n toteuttaminen viidessä tai kuudessa vuodessa tuntuu siis varsin kohtuulliselta. Jos muskeliraketti tehtäisiin heti CEV:n jälkeen, ei paluu Kuuhun vuoteen 2018 mennessä ole ollenkaan kohtuuton tavoite.

Sukkuloista luopumisen myötä NASA menettää lähes täysin mahdollisuuden tuoda tavaraa avaruudesta alas. Avaruusaseman kunnossapito on osittain suunniteltu sen varaan, että vioittuneet laitteet tuodaan Maahan korjattavaksi ja toimitetaan takaisin asemalle. Sukkula on ainoa lentolaite, jolla isoja kuormia voi tuoda alas. Tältä osin avaruusaseman kunnossapitostrategia on suunniteltava uudestaan. Muuten avaruudessa ei toistaiseksi ole mitään Maahan tuomisen arvoista. Esimerkiksi satelliitin korvaaminen uudella on halvempi vaihtoehto kuin sen palauttaminen Maahan korjattavaksi, eikä mikään teollinen tuotanto avaruudessa ole vielä näköpiirissä.

NASA on koonnut näistä kaavailuista yhteenvedon, joka on samalla jonkinasteinen periaatepäätös. Se on tarkoitus julkaista ensi viikolla.

Aiheesta lisää:

http://www.newscientistspace.com/article/dn7797

http://www.safesimplesoon.com/default.htm

http://www.spaceref.com/news/viewnews.html?id=1040 

http://www.spaceref.com/news/viewnews.html?id=1052

http://www.spaceref.com/news/viewnews.html?id=1055

http://www.spaceref.com/news/viewnews.html?id=1056

http://www.spaceref.com/news/viewnews.html?id=1057

http://commerce.senate.gov/hearings/testimony.cfm?id=1175&wit_id=3362