Matkalla avaruuteen?

[Euro71]

Tuossa oli puhetta tästä "pikavauhtia Marsiin" -mainoslauseesta ja erilaisista konsepteista sen saavuttamiseksi:

Säteilynä tulevaa energiaa ei tarvitse muuttaa sähköksi, jos se saadaan kätevästi suoraan ajoaineen lämmöksi, ja lämmöstä ajoaineen liike-energiaksi suutimella kuten kemiallisissa raketeissa.

Avaan vähän tätä konseptia. Lehtijuttu:

Riding a laser to Mars

Could a laser send a spacecraft to Mars? That's a proposed mission from a group at McGill University, designed to meet a solicitation from NASA. The laser, a 10-meter wide array on Earth, would heat hydrogen plasma in a chamber behind the spacecraft, producing thrust from hydrogen gas and...

phys.org

Jutun aiheena oleva artikkeli:

https://arxiv.org/pdf/2201.00244.pdf

Konseptissa alus nostetaan Falcon-9 -raketilla kiertoradalle, jossa sille annetaan laser-asemalla tarvittava potku Marsiin nopeasti vievälle radalle. Artikkelissa on luvussa 4 laskettu erilaisia skenaarioita. 4 GW:n asemalla Marsiin saataisiin lähetettyä 45 päivän radalla 40 tonnia (ajoainetta 20 tonnia), ja tavallisemmalla 180 päivän radalla 130 tonnia (ajoainetta 15 tonnia).

Kyseessä on nk. BEP-konsepti (BEP, Beamed Energy Propulsion). Maassa on 100 MW asema, josta suunnataan lasersäde alukseen. Aluksessa on peili, jolla säde suunnataan lämmityskammioon. Tällöin aluksen ei itse tarvitse kuljettaa mukanaan energialähdettään. Tällä tietysti päästään itse moottorin huikeaan massa-teho -suhteeseen, kuten jutussa kerrotaan: "A great advantage of laser-thermal propulsion mission concept presented by Duplay et al. is its extremely low mass-to-power ratio, in the range 0.001–0.010 kg/kW"

Tässä konseptissa laserilla säteilytetty energia käytetään suoraan ajoaineen lämmittämiseen. Ajoaineena on vety. Ajatus on se, että lasereilla vety lämmitetään "polttokammiossa" noin 40,000 asteeseen, jolloin suihkun laskennalliseksi nopeudeksi saataisiin noin ve ~ 30 km/s (Isp ~ 3000 s). Näistä parametreista (teho ja suihkun nopeus) voidaan laskea, että työntövoima on noin 6.8 kN ja massavirta noin 250 g/s. Suihkun ominaisenergia on siten noin 450 MJ/kg (vrt. LH2-LOX -raketin noin 10 MJ/kg).

Kuten artikkelista voi lukea, niin tuo kammion korkea lämpötila on iso ongelma. Tässä artikkelissa vanhaan konseptiin (ajoaineen lämmitys säteilyllä [laser, maser, aurinko] peilien avulla) on tuotu mukaan ajatuksia hyvin kuuman ajoaineen hallinnasta GCNR-konsepteista (kts. luku 3.1), josta jo edellisessä ehdin vähän kertoa. Kammioon tarvitaan myös läpinäkyvä ikkuna, josta lasersäde pääsee läpi ajoainetta lämmittämään.

Ajoaineen korkean lämpötilan lisäksi ongelma on se, että laserilla saadaan lähinnä annettua lähtönopeus. Sitä on vaikea käyttää jarruttamiseen Marsin tuntumassa, ja artikkelissa esitetään, että alus tekeekin vain ohituksen (jota korjataan laserasemalla sen verran, että alus palaa Maan tuntumaan). Kuorman (1 tonni) saaminen edes Marsin radalle todetaan ongelmalliseksi, saatikka sen saaminen ehjänä pintaan. Tällaisenaan alus siis kelpaisi Marsin pommittamiseen Maasta käsin.

Onko konsepti tuulesta temmattu? Ei ole. Onko se toteutuskelpoinen? Ehkä tulevaisuudessa, mutta ei nyt. Konsepti nojaa keskeisiltä osiltaan teknologiaan, jota ei vielä ole. Konsepti keskittyy Mars-lennossa enimmäkseen vain yhteen osaan eli TMI:n (Trans-Mars Injection) antamiseen alukselle. Kaavailtu hyötykuorma on pieni, sen saaminen Marsin kiertoradalle tai pinnalle on ongelmallista, eikä itse kantoaluksen saaminen takaisin Maan tuntumaan välttämättä ole hyödyllistä: jos alus aiotaan jarruttaa takaisin Maan kiertoradalle, sillä täytyy olla sitä varten ajoainetta varastossa, joka heikentää sen suorituskykyä.

 

[Tarinankertoja]

Laserin totetus tossa lienee hankalin näin äkkiä ajatellen. Sen kanssa Starshot on myös ongelmissa.. toki heillä tuo tarkkuus ja kohteiden lukumäärä on eri luokkaa, mutta nimenomaan maanpäälle rakennettavan riittävän tehokkaan ja tarkan laserin toteuttaminen ei ole ihan ongelmatonta. Maalla kun on ilmakehtä ja pilvet ja se liikkuu kokoajan, enkä nyt puhu mitään edes voimanlähteestä ja sen hinnasta, käytännössä omasta ydinmyllystä

 

[Euro71]

Laserin totetus tossa lienee hankalin näin äkkiä ajatellen.

Laser on yksi ongelma. Tehoa menee hukkaan niin ilmakehään, aluksen peiliin, lämmityskammion "ikkunaan" kuin itse lämmityskammioon. Vähän tuntuu itsestäni vaikealta ajatella, että säde lämmittäisi vain ajoaineena toimivan vedyn sinne 40,000 asteeseen, ilman, että esimerkiksi lämmityskammion ikkuna lämpenisi samalla sen verran paljon, että antaisi periksi.

Sen kanssa Starshot on myös ongelmissa.. toki heillä tuo tarkkuus ja kohteiden lukumäärä on eri luokkaa, mutta nimenomaan maanpäälle rakennettavan riittävän tehokkaan ja tarkan laserin toteuttaminen ei ole ihan ongelmatonta.

Starshotilla taitaa olla kyllä muitakin ongelmia. Esimerkiksi purjeen materiaalista ei ole vielä mitään tietoa, sen kun pitäisi heijastaa gigawattien tehoinen lasersäde kärähtämättä itse. Vähän kanssa mietin, että miten miniatyyrialukseen saadaan sen verran tehokas viestintäjärjestelmä, että se kantaa esimerkiksi Alfa Centaurilta Maahan saakka. Starshotin alukset ovat myös sellaisia, että ne tekevät vain ohituksen, ne siis eivät asetu radalle tekemään havaintoja. Havaintolaitteena on lähinnä pelkkä kamera.

- - -

Pääasiassa kait mun sanoma on se, että erilaisia moottorikonsepteja on ihan pilvin pimein. Lähes jokainen niistä kiertää saman tai samanlaisen asian parissa: mistä saada energiaa, ja millä tavalla energia saadaan ajoaineen liikkeeksi?

Kemiallinen energia on suorituskykynsä suhteen tiensä päässä. Jos meillä on 1 kilo vedyn ja hapen seosta, niin siitä ei sille kilolle saada enempää energiaa kuin se 15 MJ. Rakettimoottorin hyötysuhde on hämmentävän hyvä, esimerkiksi sukkulan päämoottorilla RS-25:llä noin 65-70%. Kemiallisten rakettien parannukset eivät olekaan 50-70 vuoteen kohdistuneet suorituskykyyn, vaan muihin tekijöihin kuten taloudellisuus, luotettavuus ja niin edelleen.

Siksi katsetta on suunnattu näitä BEP-konsepteja kohti, jossa energia saadaan ulkoisesta lähteestä joko sähkönä tai lämpönä, sekä ydinpolttoaineisiin (fissio tai fuusio).

Sinällään kemiallisilla raketeilla kyllä päästään aika pitkälle, mutta mitä vaativammaksi menee reissu, sen pahemmin massasuhde laittaa kapuloita rattaisiin.

Maan pinnalta kiertoradalle delta-v ~ 10 km/s. Massasuhde on moottorista ja vaiheista riippuen luokkaa 15-30. Mercury painoi noin 1.5 tonnia ja se vietiin kiertoradalle 120 tonnin painoisella Atlas-raketilla. Falcon-9 nostaa kiertoradalle noin 20 tonnia ja painaa 550 tonnia.

Kuun pinnalta kiertoradalle delta-v ~ 1.7 km/s. Koska yksinkertaisillakin kemiallisilla moottoreilla päästään helpohkosti 2-3 km/s suihkun nopeuksiin (itsehapettavalla APCP-monopropellantilla noin 2.5 km/s), niin massasuhde on edullinen. Esimerkiksi kiinteää APCP:tä käyttävällä moottorilla massasuhde alukselle on 1.9 eli jokaista kuivamassan kiloa kohti tarvitaan 0.9 kg ajoainetta(*). Apollo-lentojen Kuumodulin nousualus (Lunar Ascend Module) painoi tyhjänä 2.1 tonnia ja tankattuna 4.7 tonnia (massasuhde 2.2). Se laskettiin Kuun pinnalle modulissa, joka kaikkineen painoi noin 15 tonnia.

(*) Sukkulan boosteri, jota käytetään myös Artemis-lennon SLS-raketissa, sisältää APCP:tä noin 500 tonnia. Kuussa tällä yksittäisellä boosterilla nostettaisiin kiertoradalle 550 tonnia tavaraa. Maapallolla boosteri ei pääse kiertoradalle edes yksinään ilman muuta kuormaa.

Ero on siis aivan huikea! Syy on lennon vaatima delta-v ja se, että kemiallisista raketeista ei voi puristaa ve:tä enempää irti.

Maan pinnalta päästäisiin kiertoradalle hyvinkin yksinkertaisilla SSTO-aluksilla (SSTO, Single Stage To Orbit), jos meillä olisi moottori, joka olisi samassa teholuokassa nykyisten kemiallisten moottorien kanssa(**) eli noin 1000 MW, ja jonka suihkun nopeus olisi 10 km/s. Tällainen moottori on jo (ollut) olemassa: NERVA.

(**) Merlin-1D ~ 1000 MW, RS-25 ~ 5000 MW, F-1 ~ 11500 MW, NERVA ~ 1000 MW.

Jos suihkun nopeus saataisiin nostettua noin 13-15 km/s, niin massasuhde olisi 1:1 - 10 tonnia kiertoradalle tarvisi 10 tonnia ajoainetta. Tällaisella moottorilla olisi iso kerrannaisvaikutus lähes kaikkeen avaruustoimintaan - 550 tonnin painoisen kaksivaiheisen Falcon-9 -raketin sijaan meillä olisi 40 tonnin painoinen yksivaiheinen raketti, joka veisi matalalle kiertoradalle yhtä paljon kuormaa (20 tonnia).

Vaikka tässä on esimerkkinä ollut Maan pinnalta nousu, niin sama tietysti pätee myös avaruudessa. Siellä toki työntövoimalla on paljon pienempi merkitys eli pyrkimys on käyttää tehoa mahdollisimman paljon suihkun nopeuden kasvattamiseen.

 

[Tarinankertoja]

Vähän kanssa mietin, että miten miniatyyrialukseen saadaan sen verran tehokas viestintäjärjestelmä, että se kantaa esimerkiksi Alfa Centaurilta Maahan saakka.

Tähän äkkiä sen verran, että tämä ei ole mitenkään ratkaisematon ongelma kun käytetään parviälyä ja laukasusysteemiä, jossa näitä miniatyyriluotaimia on matkalla kohteeseen kokoajan, eli ne muodostavat ketjun AC:tä tänne asti jolloin yksitäinen lähetysteho ei tartte olla suuri. Prosessointi on näiden parvessa, samoin kuin havainnointi (yksittäisen ohilennon aika ei ole merkityksellinen kun niitä on tuhansia). Näitä siis pitää tietty olla tuhansia lingottuna sen parivuosikymmentä jatkuvana virtana kohti kohdetta...

Mutta jatketaan

 

[Amerikanihme]

Hiljaista on, onko kukaan matkalla avaruuteen? Space Tourism -yhtiöistä ei ole kuulunut oikein mitään, lukuun ottamatta Virgin Galacticin tytäryhtiön Virgin Orbit:in konkurssia. Elon Muskikaan ei ole viime aikoina uhannut lähtevänsä lähivuosina Marsiin. Mistäs nyt kiikastaa? Onko avaruuslentojen rutiinilaukaisu osoittautumassa jälleen kerran liian haastavaksi ja kalliiksi, vai onko motivaatio hukassa?

 

[Vanha Len]

Päästäis nyt edes kuuhun. Ei vaan kykene ymmärtämään tätäkin asiaa. Siellä kun on käyty saakeli monta kertaa mutta nyt ei vaan pysty. Liikaa säteilyä ja liian vaarallista. Ollaan tyhjiössä ja pitää ohittaa tiettyjä avaruuden kerroksia. 60-luvulla tämä onnistui kevyesti, kuten sen jälkeenkin. Tänään kuitenkaan ei. On todella vaikeaa. Pitää kehittää avaruusasuja säteilyn vuoksi sekä aluksia. Ei ollut aikoinaan niin vaikeaa ja kuussa käviöillä ei ollut hätää. Jotenkin ihmetyttää tämä asia.

 

[HokiJone]

Päästäis nyt edes kuuhun. Ei vaan kykene ymmärtämään tätäkin asiaa. Siellä kun on käyty saakeli monta kertaa mutta nyt ei vaan pysty. Liikaa säteilyä ja liian vaarallista. Ollaan tyhjiössä ja pitää ohittaa tiettyjä avaruuden kerroksia. 60-luvulla tämä onnistui kevyesti, kuten sen jälkeenkin. Tänään kuitenkaan ei. On todella vaikeaa. Pitää kehittää avaruusasuja säteilyn vuoksi sekä aluksia. Ei ollut aikoinaan niin vaikeaa ja kuussa käviöillä ei ollut hätää. Jotenkin ihmetyttää tämä asia.

Mistä nämä väitteet ovat peräisin?

Tässä ainakin heti googlaamalla löytyi viime kuulta (heh) hesarin artikkeli, jossa NASA arvioi miehitetyn kuulennon tapahtuvan 2025

Avaruuslennot | Nasa: Ihminen palaa puolen vuosisadan tauon jälkeen kuuhun

Neljä astronauttia kiertävät Kuun Artemis 2 -lennolla marraskuussa 2024. Lämpökilpi kesti hyvin kuumuutta Artemis 1 -koelennolla.

www.hs.fi

Vai oliko tämä viestisi joku kulunut vihjailu, että viime kuureissu oli feikattu? Amatööripohjalta arvioisin, että avaruusharrastuksen ollessa aivan pirullisen kallista, niin Kuuhun menemisessä ei ole ollut tieteen nimissä järkeä mennä tässä välissä. Rahat on käytetty muiden taivaankappaleiden tutkimuksiin, kuten Marsin.

 

[Ikävänkantaja]

Päästäis nyt edes kuuhun. Ei vaan kykene ymmärtämään tätäkin asiaa. Siellä kun on käyty saakeli monta kertaa mutta nyt ei vaan pysty. Liikaa säteilyä ja liian vaarallista. Ollaan tyhjiössä ja pitää ohittaa tiettyjä avaruuden kerroksia. 60-luvulla tämä onnistui kevyesti, kuten sen jälkeenkin. Tänään kuitenkaan ei. On todella vaikeaa. Pitää kehittää avaruusasuja säteilyn vuoksi sekä aluksia. Ei ollut aikoinaan niin vaikeaa ja kuussa käviöillä ei ollut hätää. Jotenkin ihmetyttää tämä asia.

60-luvulla Kuuhun (tai ainakin Kubrickin studioille) päästiin vieläpä aluksilla, joiden tietokoneissa oli prosessitehoa jonkun nykyisen taskulaskimen verran, jos sitäkään. Ihan tosta vaan! :D

 

[Tarinankertoja]

Kiertoratalaukasujahan on toistakymmentä kuukaudessa yli kymmeneltä eri toimijalta. Ne ei vaan ole kovin mediaseksikkäitä kuten Artemis tai Spaceship. Spaceship itseasiassa on tekemässä sen ekan kiertoratalentonsa ilmeisesti ihan lähiviikkoina. Ainakin luvat on nyt kunnossa ja kaikki testit on suoritettu. NASA julkas just Artemis II miehistön, joka siis kiertää kuun. Paljon riippuu sit Spaceshipin onnistumisesta pitääkö Artemis III aikataulu kuuhun laskeutumisen osalta.

Eli kyllä kaikkee miälenkiintosta on meneillään...

 

[Vanha Len]

Vai oliko tämä viestisi joku kulunut vihjailu, että viime kuureissu oli feikattu?

Ei ollut mitään vihjailua mihinkään suuntaan. Kunhan ihmettelen.

 

[Vanha Len]

Ööö, siis tavoite on kierää kuu. Miksi? Miksi ei laskeutua sinne? Rahasta kun puhutaan niin onko kuun kiertäminen sitten niin palhon edullisempaa, kuin sinne laskeutuminen? Kyseessä on kuitenkin historiallinen tapahtuma jo jotain seitsemättä kertaa. Ja miksi se on nyt niin kallista? Eihän tuo ole ollut kallista ennenkään NASAn budjetilla.

 

[Tarinankertoja]

Ei ollut mitään vihjailua mihinkään suuntaan. Kunhan ihmettelen.

Ehkä ihmetelyn sijaan kannataa tutustua aiheeseen?

60 luvulla oli piikki auki, eli budjetti oli rajaton. Nyt SLS (kantoraketti kuulennoille) on jouduttu kokoon vanhoista osista esim sukkuloiden moottoreista jne.

Avaruuspuvut taas alkaa oleen niin vanhoja, että ne risteilee ja ei ole turvallisia. Niitä on käytetty useita vuosikymmeniä, joten nyt kehitetään nykyteknologisia niiden lähinnä 70/80 luvun teknologioihin perustuvien tilalle. Samalla tietty sellaisiksi, että ne ois käyttökelpoisia myös seuraavat vuosikymmenet esim Mars lennoille.

Starship on ollu isolla budjetilla NASAn SLS verrattuna ja kehitystyö on siksi ollut poikkeuksellisen nopeaa ja silti se ei ole viä lentäny. Mutta SpaceX lennättää Falcon raketeilla tavaraa kiertoradalle parikertaa viikossa ja kohta taas uuden miehistön ISS:lle.

Kiina on saanu oman avaruusasemansa valmiiksi ja sinne lennetään kans kohta säänmöllisesti. Kuussahan on kiinan mönkiä tällä hetkelläkin ja NASAlla kartotusateliitti kiärtää kuuta sekä Marssia. Marsissa on pari monkijää ja helikopteri.

Jos avaruusjuttuja vähän seuraa, niin huomaa kuinka paljon tapahtuu. Iran, Intia, Israel on tullu valtioina mukaan kiertoratakykyinä, ja yksityisiä firmoja on tosiaan kymmenkunta, osa jo kaupallisia, osa testilentovaiheessa.

 

[Tarinankertoja]

Ööö, siis tavoite on kierää kuu. Miksi? Miksi ei laskeutua sinne? Rahasta kun puhutaan niin onko kuun kiertäminen sitten niin palhon edullisempaa, kuin sinne laskeutuminen? Kyseessä on kuitenkin historiallinen tapahtuma jo jotain seitsemättä kertaa. Ja miksi se on nyt niin kallista? Eihän tuo ole ollut kallista ennenkään NASAn budjetilla.

Kuten 60 luvullakin se Kuu ensin kierretiin. Pitää varmistaa tekniikan ja kaiken toimivuus. Ja siis laskeutumisalusta ei vielä ole, sillä sen on tarkotus olla Starship.

Ja kyllä, se on kallista. 60 luvulla se sai maksaa suurvaltakilvan ja Kennedyn lupauksen takia. Nyt NASA operoi murto-osa budjetilla, jolla tehdään myös planeettatutkimus ja muut operaatiot

 

[Vanha Len]

@Tarinankertoja miksi kuusta ei ole enempää dataa tai kuvia jos siellä puuhaillaan? Kiinan mönkijä kuussa, luulisi tulevan ihan videokuvaa jatkuvasti eetteriin. Mutta juu, ei mitään sen kummempaa. Kunhan vaan ihmettelen, enkä asiaan niin ole perehtynyt.

 

[Vanha Len]

Ja kyllä, se on kallista. 60 luvulla se sai maksaa suurvaltakilvan ja Kennedyn lupauksen takia. Nyt NASA operoi murto-osa budjetilla, jolla tehdään myös planeettatutkimus ja muut operaatiot

Miten tuo on kallista jos pistetään dollareita ihan helvetisti johonkin Marsin tutkimukseen ja mahdollisiin matkustamiseen tuonne?

 

[hulkster19]

Miten tuo on kallista jos pistetään dollareita ihan helvetisti johonkin Marsin tutkimukseen ja mahdollisiin matkustamiseen tuonne?

Pelkät Apollo-projektit (eli siis ne kuulennot, kaikki vuosina 60-73 tehdyt mukaan lukien) maksoivat nykyrahassa aikanaan vajaat 300 miljardia dollaria.

NASAn budjetti tänä päivänä on sellaiset 20-25 miljardia dollaria vuodessa, ja tuolla rahalla on saatava ihan kaikki laitoksen tekemä avaruus- ja ilmastotutkimus.

Tietysti miehitetytkin kuulennot olisivat tänä päivänä varsin halpoja verrattuna tuohon orkkisprojektin hintaan, mutta niitä ei ole toistaiseksi koettu rahan väärtiksi - kuussa kun kerran on jo käyty, eikä sinne jaloillaan astumisella enää kai tuoteta kovinkaan paljon lisäarvoa tutkimukselle.

Viime vuosinahan tuo kuun tutkimus ja sinne meneminen on taas alkanut kiinnostaa ihan urakalla ja useita tahoja, kuten edellä onkin lueteltu. Mutulla sanoisin, että tuo johtuu paljolti siitä, että ihmiskunta alkaa valmistautua avaruuden kolonisoimiseen ja vieraiden taivaankappaleiden mineraalien hyödyntämiseen. Tässä "välivuosina" 70-luvun jälkeen tuossa kuussa ravaamisessa ei oikein olisi ollut järkeä, kun hintalappu on niin valtava ja saavutettava lisäarvo vähäinen, mutta teknologian kehittyessä ne avaruuden siirtokunnat ja kaivokset alkavat tuntua seuraavien vuosisatojen aikana ihan toteuttamiskelpoisilta - ja siksi kuu kiinnostaa taas kummasti. Se on meille luonnollinen ja läheinen ympäristö vaikeampienkin lentojen harjoitteluun ja parametrien tuunaamiseen (ja kaiketi kuussakin voisi olla paljonkin louhimisen arvoista tavaraa). Niinpä nämä tämän päivän kuuprojektit liittyvät ihan olennaisesti myös tuohon mainitsemaasi Mars-tutkimukseen.

 

[Tarinankertoja]

@Tarinankertoja miksi kuusta ei ole enempää dataa tai kuvia jos siellä puuhaillaan? Kiinan mönkijä kuussa, luulisi tulevan ihan videokuvaa jatkuvasti eetteriin. Mutta juu, ei mitään sen kummempaa. Kunhan vaan ihmettelen, enkä asiaan niin ole perehtynyt.

No onhan sieltä paljon kuvaa ja materiaaleja.. tosin Kiina poliittisista syistä pihtaa paljon omistaan.

Tossa Japanin Kaguya Luna orbiterin matskua 2007

Linkki: https://www.youtube.com/watch?v=IiLJJ8Im2JY

Kiinan Change'e 3:n laskeutuu Kuuhun 2013.

Linkki: https://www.youtube.com/watch?v=QzZkF1MAsb8

Tämähän kuvasi sen isosit uutisoidun "kuution" toissavuonna, ihme jos se jäi huomaamatta

Kiinan kuumönkijä kuvasi erikoisen "kuution" Kuun pimeällä puolella – mikä mysteeriesine oikein on?

Yutu 2 -kuumönkijällä kestää noin kaksi-kolme kuukautta edetä 80 metrin matka kappaleen luokse. Vielä ei siis voida sanoa, mikä kuutionmuotoinen kappale on.

www.mtvuutiset.fi

Artemis I joka siis kiersi kuun nyt syystalvella, lähetti paljon kuvia, tossa yx lehtijuttu

Stunning photos from NASA's Artemis I moon mission

The Orion spacecraft sent back some amazing pictures from its 25-day, 1.4-million-mile journey around the moon.

www.cbsnews.com

Mutta siis parhaat materiaalit tietyt projektien sivuilta, mutta niissä täytyy sitten viettää aikaa, toki nykyaikana alkaa hankeet oleen IG:ssä

 

[Tarinankertoja]

Miten tuo on kallista jos pistetään dollareita ihan helvetisti johonkin Marsin tutkimukseen ja mahdollisiin matkustamiseen tuonne?

Mars tutkimus on luotaintutkimusta, ja mönkijät on robotteja, ne on kertaluokkaa halvempaa kun pitää ihmistä hengissä avaruudessa. Ihmistä sinne enemmän intoilee yksityisen rahan SpaceX

 

[Euro71]

Näihin tulikin jo vastauksia, mutta lisätään jotain:

Ööö, siis tavoite on kierää kuu. Miksi? Miksi ei laskeutua sinne? Rahasta kun puhutaan niin onko kuun kiertäminen sitten niin palhon edullisempaa, kuin sinne laskeutuminen?

Nythän ei ole vielä kehitetty uutta Kuu-laskeutujaa sen aiemman LM:n(*) tilalle. Yleensä tekniikkaa testataan vaiheissa, Apollo-lentoja testattiin ensin Maassa, sitten Maan kiertoradalla, sitten käytiin kiertämässä Kuu ja sitten laskeuduttiin.

(*) Vanhaa LM:ää (Lunar Module) tuskin kukaan alkaa sellaisenaan rakentamaan, aika ja tarve on ajanut ohi, eli oletan, että uusi laskeutuja nousualuksineen on työn alla, ennen kuin ihmistä lasketaan uudestaan Kuuhun.

Kyseessä on kuitenkin historiallinen tapahtuma jo jotain seitsemättä kertaa. Ja miksi se on nyt niin kallista? Eihän tuo ole ollut kallista ennenkään NASAn budjetilla.

Apollo-ohjelma oli hillittömän kallis. Tällä hetkellä ei ole sellaista poliittista tahtoa, että miehitettyjä Kuu-lentoja alettaisiin määrättömästi rahoittaa. Sen sijaan nyt kokeillaan kehittää tekniikkaa, jolla miehitettyjen lentojen kustannukset pysyisivät aisoissa. Yksi jos toinenkin taho on tässä 20-30 vuoden aikana testannut "hyllytavaran" käyttöä avaruudessa, ja niin raketeissa kuin luotaimissa on pyritty sarjatuotantovalmisteisiin osiin, kun ennen raketit ja luotaimet tehtiin varta vasten suunnitelluista ja rakennetuista osista.

Miksi kuusta ei ole enempää dataa tai kuvia jos siellä puuhaillaan? Kiinan mönkijä kuussa, luulisi tulevan ihan videokuvaa jatkuvasti eetteriin. Mutta juu, ei mitään sen kummempaa. Kunhan vaan ihmettelen, enkä asiaan niin ole perehtynyt.

Kyllä sieltä on dataa ja kuvia, mutta länsimaat eivät ole lähes 50 vuoteen laskeneet Kuuhun juuri mitään. Apollo-lennoilta tuota Kuu-materiaali on riittänyt tähän saakka. Länsimaiden tärkeimpiä Kuuta tutkivia luotaimia ovat olleet kaukokartoitussatelliitit kuten LCROSS ja LRO (Lunar Reconnaissance Orbiter). Pintamönkijöitä länsimaista on lähetetty Marsiin, mutta myös Marsia on tutkittu varsin kattavasti kaukokartoitussatelliiteilla (MRO, Mars Reconnaissance Orbiter). Marsin tapauksessa kaukokartoitussatelliiteilla on ollut tärkeä rooli pintamönkijöiden viestiasemina, ts. mönkijän vastaanottimen ja lähettimen ei tarvitse yltää Maahan saakka, vain Marsin kiertoradalle.

LRO: Lunar Reconnaissance Orbiter - Wikipedia - radalla 13 vuotta ja jatkaa toimintaansa edelleen. Wikipedian sivulla galleriassa LRO:n kuvaamat Apollo-lentojen laskeutumispaikat.

Miten tuo on kallista jos pistetään dollareita ihan helvetisti johonkin Marsin tutkimukseen ja mahdollisiin matkustamiseen tuonne?

Kuten @Tarinankertoja kertoo, Marsia tutkitaan robottiluotainten avulla, ja vaikka ne ovatkin kalliita, ne ovat hulvattomasti halvempia kuin miehitetyt lennot.

Taikasana tuossa lainauksessa on "mahdollisiin" - todellisuudessa miehitetyt Mars-lennot ovat vielä lähinnä päiväunia. Puuttuu tekniikka, kokemus ja kaikkein tärkeimpänä _tarve_ tehdä miehitettyjä lentoja. Robotiikka on kehittynyt varsin paljon 1960-luvulta eli Apollo-lennoista ja Viking-luotaimista. Miehitetyiltä lennoilta vaaditaan paljon enemmän hyötyä kuin mitä 60 vuotta sitten tarvittiin: jos miehitetyn lennon anti jää samaksi kuin robottiluotaimella, niin se on ihan hukkaan heitettyä rahaa.

Miehitetty lento voi tuottaa kahdessa viikossa enemmän dataa kuin kuuden kuukauden luotainlento - kyllä, mutta luotaimet pystyvät toimimaan paljon pienemmillä kustannuksilla paljon pidempiä aikoja.

MRO: Mars Reconnaissance Orbiter - Wikipedia - tällä hetkellä mission pituus on 17 vuotta (laukaistu 2005) ja se jatkuu yhä. Kustannukset kaikkineen suunnitellulle käyttöajalle (vuoteen 2011) 700 miljoonaa, sen jälkeen kustannukset n. 30 miljoonaa per vuosi.

Mars Odyssey: 2001 Mars Odyssey - Wikipedia - hintalappu koko missiolle (luotain ja laukaisu) 300 miljoonaa. Tällä hetkellä mission pituus 22 vuotta ja se jatkuu yhä.

Mars Express: Mars Express - Wikipedia - mission pituus 19 vuotta ja se jatkuu yhä. Kustannukset 345 miljoonaa.

Opportunity: Opportunity (rover) - Wikipedia - mission pituus 15 vuotta (suunniteltu 90 päivää). Kustannukset n. 400 miljoonaa.

Apollo-ohjelman kustannukset nykyrahassa n. 260,000 miljoonaa dollaria. Siitä saadaan melkoinen kustannus jokaista astronautin Kuun pinnalla viettämää tuntia kohti. En nyt alkanut summaamaan kaikkien astronauttien Kuun pinnalla viettämää aikaa, mutta hämmästyisin, jos summa olisi kaikkineen enemmän kuin 2-4 viikkoa(*).

Lisäys: (*) Apollo-ohjelmassa Kuuhun laskeuduttiin kuusi kertaa: Apollo 11, 12, 14, 15, 16 ja 17 -lennoilla. Lentojen kesto kaikkineen luokkaa 8-12 päivää. Näiltä lennoilta palautettiin Maahan tutkittavaksi materiaalia ja samalla sinne myös jätettiin instrumentteja, esimerkiksi kuuluisa peili, jolla Maan ja Kuun etäisyyttä on siitä saakka voitu mitata hyvin tarkasti. Tästä syystä paluu Kuuhun ei tutkimusmielessä ole ollut kovin relevanttia, jos Kuuhun suunnataan miehitettyjä lentoja, niin niillä tavoitellaan jotain muuta (esimerkiksi pysyvää tukikohtaa tjsp).

 

[Euro71]

Kun tuossa edellä tuli kerrottua luotaimista, niin nyt tänään Juice (Jupiter Icy Moon Explorer) pääsi matkaan:

Jupiter-luotain on laukaistu matkaan

Jupiter-luotain on laukaistu matkaan

yle.fi

Wikipedia: Jupiter Icy Moons Explorer - Wikipedia

Juice hakee vauhtia Maasta ja Venuksesta yhteensä neljä kertaa, ja matka Jupiteriin kestää noin 8 vuotta. Perillä se asettuu Ganymeden kiertoradalle ja aikanaan se on tarkoitus törmäyttää tähän jääkuuhun.

Tällaiset asiat ovat pääsyitä sille, miksi luotainlennot eivät kauheasti näy julkisuudessa. Kuka enää viitsisi uutisoida vaikkapa MRO:sta tai Mars Expressistä? Ne ovat enemmän itsestäänselvyyksiä Marsin kiertoradalla. Entä moniko on seurannut vaikkapa Junon lentoa? Juno on siis luotain, joka toimii edelleen Jupiterin kiertoradalla 11 vuoden jälkeen, ja saa aikanaan seurakseen nyt laukaistun Juicen. Tai no, Juno on varmaan ajettu jo alas kun Juice tulee paikalle, ja aina on mahdollista, että Juicea kohtaa jokin onnettomuus eikä se pääse perille.

 

[npc]

Kun tuossa edellä tuli kerrottua luotaimista, niin nyt tänään Juice (Jupiter Icy Moon Explorer) pääsi matkaan:

Jupiter-luotain on laukaistu matkaan

Jupiter-luotain on laukaistu matkaan

yle.fi

Wikipedia: Jupiter Icy Moons Explorer - Wikipedia

Juice hakee vauhtia Maasta ja Venuksesta yhteensä neljä kertaa, ja matka Jupiteriin kestää noin 8 vuotta. Perillä se asettuu Ganymeden kiertoradalle ja aikanaan se on tarkoitus törmäyttää tähän jääkuuhun.

Yhdistys URSA tehnyt myös esitelmän Juicesta:

Linkki: https://www.youtube.com/watch?v=VgXS1sVCfvk&ab_channel=T%C3%A4htitieteellinenyhdistysUrsary

Paljon paljon muitakin mielenkiintoisia avaruusesitelmiä heiltä löytyy kun youtubeen iskee "ursan esitelmä". Jos joku näistä aiheista jotain tietää jo entuudestaan, eivät nämä anna mitään lisätietoa, ovat todella hidastempoisia rautalangasta väännettyjä.

Itse kyllä tykkään kuunnella näitä nukkumaan mennessä ja olenkin varmaan jokaisen esitelmän aloittanut sata kertaa ja vain harvoin päässyt loppuun asti kun tarkoitus eli nukahtaminen tapahtunut jossain vaiheessa.

Tämä Juice on pahasti kesken kun on niin tuore. Tänä yönä taas seuraava yritys.

 

[Amerikanihme]

Kuuta lähtee kartoittamaan myös todella halvan budjetin Lunar Trailblazer, joka kartoittaa vesivarastoja kuussa. Niin tiukka budjetti on (löysin luvun $72 miljoonaa), että minut potkaistiin pois tuosta projektista. Jännää kuitenkin, että lentoa operoidaan samassa kerroksessa toimistoni kanssa olevasta huoneesta käsin. Pitää varmaan hiippailla katsomaan aina silloin tällöin.

 

[Euro71]

...Niin tiukka budjetti on (löysin luvun $72 miljoonaa)...

Oletettavasti tämä sisältää myös laukaisun? Noista "isommista" luotainlennoista (Marsiin, Jupiteriin, Saturnukselle) joskus sanottiin, että se 100 miljoonan hintalappu laukaisulle ei ole kynnyskysymys, kun kerran kyseessä on kertaluontoinen menoerä ja kaikkein tärkeintä on luotettavuus eli että se 400 miljoonan härveli sitten kanssa saapuu perille.

No, piti sitten kaivella lisää tietoa projektista:

Lunar Trailblazer - Wikipedia

en.wikipedia.org

Eli menee perille "kakkoskuormana", kantoaluksena Falcon (ei ollut vaikea arvata).

 

[Euro71]

Kun tuossa kirjoitin luotaimista, niin aloin miettiä, että tekisin jonkinlaisen listauksen omasta mielestäni kiehtovista luotainlennoista. Miehitetyt lennot - ainakin Apollo-lennot - ovat tyypillisesti parin viikon mittaisia törähdyksiä, joista median on helppo innostua. Luotainlennot ovat puolestaan vuosien tai vuosikymmenten mittaisia, ja niistä harvoin saa aikaiseksi kovin dramaattisia uutisia. Ne ovat silti usein ihmisten elämäntöitä, koko työura saattaa kulua vain yhden ainoan lennon suunnitteluun, valmisteluun, seurantaan ja tulosten käsittelyyn.

- - -

Pioneer- ja Voyager-luotaimet: On vaikea aloittaa luotainlentoja ottamatta heti kättelyyn Pioneer 10, Pioneer 11, Voyager 1 ja Voyager 2 -luotaimet. Ne kaikki ovat matkalla ulos Aurinkokunnasta. Voyager-luotaimet ovat edelleen toimintakunnossa, yli 45 vuoden lennon jälkeen. Tähtitieteen perusteosten ensimmäiset (suttuiset) lähikuvat jättiläisplaneetoista ovat näiden luotainten peruja.

Voyager 1 - Wikipedia

en.wikipedia.org

Voyager 2 - Wikipedia

en.wikipedia.org

Pioneer 10 - Wikipedia

en.wikipedia.org

Pioneer 11 - Wikipedia

en.wikipedia.org

New Horizons: Pioneer- ja Voyager -luotaimet ovat tunnettuja Aurinkokuntien laita-alueille suunnistaneita luotaimia, mutta vähemmän tunnettu on New Horizons. Se laukaistiin matkalle 2006 ja se ohitti Pluton 2015. New Horizons on ensimmäinen luotain, joka on kuvannut Plutoa, ja se on viides luotain, joka on matkalla ulos Aurinkokunnasta.

New Horizons - Wikipedia

en.wikipedia.org

- - -

Avaruusteleskooppi Hubble: Hubble on yksi luotainten konkareita, se on ollut toiminnassa jo 33 vuotta. Aikanaan Hubble oli ainakin itselleni huikea projekti - kauko-ohjattu teleskooppi avaruuteen, jossa ilmakehä ei häiritse kuvaamista! Sittemmin maanpäälliset teleskoopit ovat kehittyneet valtavasti eikä Hubblella enää ole niin isoa etua puolellaan kuin sen laukaisuaikaan 1990.

Hubble Space Telescope - Wikipedia

en.wikipedia.org

Avaruusteleskooppi Kepler: Onko muilla tähdillä planeettoja? Kuinka paljon? Tähtitietelijät olettivat pitkään, että kyllä on, mm. kaksoistähtien yleisyyden takia, mutta varmuutta asiaan oli vaikea saada.

Sitten vuonna 2009 avaruuteen ammuttiin Kepler-teleskooppi. Verrattuna aiempiin Kepler tarkastelee hyvin kapeaa kaistaa taivaasta, seuraten siinä olevien tähtien kirkkautta. Kepler oli toiminnassa vuoteen 2018 saakka, jolloin sen asennonsäätöön tarvitsema ajoaine loppui. Sen aikana sen havainnoista on varmistettu yli 2700 eksoplaneettaa ja vielä noin 2000 havaintoa odottaa varmistusta. Keplerin linssiin päättyi kaikenlaista muutakin, kuten supernovaräjähdys (KSN 2011b).

Kepler space telescope - Wikipedia

en.wikipedia.org

Avaruusteleskooppi JWST: Itselleni JWST:ssä kiehtovinta on sen rata, Maan ja Auringon L2-pisteessä, jolloin se on koko ajan Maan varjossa. Toisin kuin esimerkiksi Marsin kaukokartoitussatelliitit, JWST ei voi toimia määrättömän mittaisia aikoja: ensinnäkin L2-piste ei ole stabiili (vaan labiili), joten se tarvitsee jonkun verran ajoainetta pysyäkseen asemassaan, ja toisekseen JWST joutuu pitämään itsensä kylmänä, joten vaikka se on Maan varjossa, niin aikanaan siltä loppuu kyky jäähdyttää itseään.

JWST:ltä odotetaan huikeita havaintoja avaruudesta. Kun puhuin siitä, kuinka luotainlento voi olla jonkun ihmisen koko elämäntyö - ja josta syystä joidenkin maailma murenee, jos luotainta ei saada radalleen - niin JWST:n suunnittelu alkoi jo vuonna 1996. Matkaan se saatiin kuitenkin vasta reilu vuosi sitten, joulukuussa 2021.

James Webb Space Telescope - Wikipedia

en.wikipedia.org

- - -

Marsin kaukokartoitussatelliitit: Mars-lennoissa median huomio kiinnittyy mönkijöihin, mutta en haluaisi unohtaa Mars-lentojen työjuhtaa eli kaukokartoitussatelliitteja. Näitä on useampia: MRO, Mars Odyssey ja Mars Express. Näistä kolmesta kaikki ovat edelleen toiminnassa.

Marsin kaukokartoitussatelliiteilla on useita tehtäviä. Ensinnäkin ne tosiaan kartoittavat Marsin pinnanmuotoja. Niiden avulla voidaan valita sopivia laskeutumispaikkoja mönkijöille. Ne myös tarkkailevat Marsin ilmastoa, ja ne toimivat linkkiasemina pinnalla oleville mönkijöille.

2001 Mars Odyssey - Wikipedia

en.wikipedia.org

Mars Express - Wikipedia

en.wikipedia.org

Mars Reconnaissance Orbiter - Wikipedia

en.wikipedia.org

Marsin kaukokartoitussatelliittien yhteydessä ei kannata unohtaa sitä, että myös Kuun ympärillä pyörii useampia kaukokartoitussatelliitteja. Mainitsin aiemmassa postauksessa, että länsimaat eivät ole pitkään aikaan pudottaneet mitään Kuun pinnalle - ei, hankkeet ovat keskittyneet Kuun kartoittamiseen.

Mars-mönkijät: Mars-mönkijät ovat olleet median lempilapsia, ja kyllä, aika hienoa tulosta ne ovat saaneet. Länsimailla ei ole ollut kovin suurta innostusta tonkia Kuun pintaa, mutta Marsia sitten senkin edestä. En ala edes listata niitä.

Joskus 15 vuotta sitten sanoin sellaisen ennustuksen, että robotti kävelee Marsin pinnalla ennen ihmistä. Mars on pyörillä kulkeville ajoneuvoille kohtuullisen haasteellinen paikka pölyn ja muun takia. Kävelevä robotti voidaan suojella jokaista niveltä myöten, joten Marsin pinnalla voisi olla tilausta esim. Boston Dynamicsin robottikoiran kaltaiselle välineelle. Nähtäväksi jää, mutta edelleen olen sitä mieltä, että on hyvät mahdollisuudet sille, että Marsissa on jollain tavalla askeltava robotti ennen ihmistä.

Cassini-Huygens: 1997 - 2017. Cassini-Huygens oli lento, jolla Saturnukselle lähetettiin kiertorataluotain Cassini, ja sen mukana laskeutumisluotain Huygens. Huygensin kohteena ei ollut enempää eikä vähempää kuin Saturnuksen suurin kuu Titan, ainoa kuu jolla on kaasukehä. Titan on todella kiehtova ja erikoinen kohde ihan koko Aurinkokunnan mittakaavassa, vaikka mukaan luettaisiin Jupiterin isot jääkuut Ganymedes, Kallisto ja Europa.

Cassini–Huygens - Wikipedia

en.wikipedia.org

- - -

Varmaan monta kiehtovaa luotainlentoa jäi nyt listasta pois, niitä saa kyllä täydentää. Mieleen tulee ainakin demonstraatiolento Deep Space 1, sekä Aurinkoa tutkiva Parker Solar Probe.

Deep Space 1 - Wikipedia

en.wikipedia.org

Parker Solar Probe - Wikipedia

en.wikipedia.org

Lisäksi varmaan pitäisi muistaa vanhempia luotaimia, kuten Marsin Viking-luotaimet sekä Venuksen Venera-luotaimet. Venuksen pinnalle ei ole mitenkään erityisen helppoa saada luotainta, ja ne tahtovat jäädä lyhytikäisiksi.

 

[Tarinankertoja]

Eli menee perille "kakkoskuormana", kantoaluksena Falcon (ei ollut vaikea arvata).

Falcon 9 ja sen block5 versio, eli se, jolla lennätetään myös ihmisiä ylös. Jotenkin kuuhun olisi kuvitellu että oltas Falcon Heavy'ä käytetty...