Sukkula avaa uudenlaisten avaruuslentojen ajan

MAATA kilometrien päässä vavisuttaneen ukkosenjyrinän saattelemana ampaisi maailman ensimmäinen uudelleen käytettävissä oleva avaruusalus Columbia laukaisualustaltaan Cape Canaveralista Floridasta kohti taivaita. Tuona päivänä, 12. huhtikuuta, oli kulunut tarkalleen kaksikymmentä vuotta neuvostoliittolaisen kosmonautin Juri Gagarinin tekemästä ensimmäisestä miehitetystä avaruuslennosta. Kierrettyään maapallon 36 kertaa sukkula saapui alapuoli hehkuen maapallon polttavaan ilmakehään ja laskeutui 54,5 tunnin jälkeen kuivuneen järven pohjalle Kaliforniaan, oikeaan aikaan ja oikeaan paikkaan.

Tämä huomiota herättävä saavutus oli vaatinut kymmenen vuotta kehittelytyötä ja kymmenen miljardia dollaria rahaa. Sitä tervehdittiin ”uuden avaruustutkimusten aikakauden aloittajana”. Toiset sanoivat sen antaneen piristysruiskeen kansakunnalle, joka oli kovasti epäillyt omia teknologisia mahdollisuuksiaan. Toiset kuitenkin tervehtivät sitä sekalaisin tuntein sanomalla sen ”olleen mieletöntä rahantuhlausta”.

Miksi suhtautuminen on näin erilaista? Mikä avaruussukkula itse asiassa on, ja mihin sen uskotaan pystyvän? Onko se kustannustensa arvoinen?

Miksi juuri sukkula?

Aiemmin kaikki avaruusalukset lähetettiin matkaan kertakäyttöisillä raketeilla, jotka myöhemmin paloivat poroksi ilmakehässä tai putosivat valtamerten syvyyksiin. Kalliit avaruusaluksetkin päätyivät tavallisesti museoihin yhden ainoan matkan jälkeen. Mutta kaavailtu sukkulalentojärjestelmä (STS) on luonteeltaan toisenlainen. Järjestelmän ytimenä on useita sukkula-aluksia, joista ensimmäinen on Columbia, jonka nimi taas juontaa ensimmäisestä, vuonna 1790 maailman ympäri purjehtineesta amerikkalaisesta laivasta. Avaruussukkulaa on sanottu avaruuden rahtilaivaksi tai avaruusrekaksi, joka voi tehdä jopa sata edestakaista matkaa avaruuteen. Teoriassa tämä uusi menetelmä tekee avaruuslennot paljon halvemmiksi.

Mihin se pystyy?

Koska sukkulaan mahtuu 30 tonnia lastia, se voi kuljettaa avaruuteen tietoliikennettä hoitavia, tieteellisiä ja sotilaallisia satelliitteja samoin kuin muita laitteita: teleskooppeja, kameroita ja jopa kokonaisia laboratorioita. Se voi myös viedä asiantuntijoita suorittamaan kokeita avaruudessa, tutkimaan taivaita ja maapalloa ja huoltamaan, korjaamaan tai jopa noutamaan viallisia laitteita. Vähitellen sen avulla on mahdollista kuljettaa avaruuteen miehiä ja materiaalia avaruusasemien rakentamiseksi, joilla voidaan valjastaa auringon energiaa tai joissa voidaan harjoittaa tehdastuotantoa avaruuden painottomassa tilassa. Tätä varten Yhdysvaltain ilmailu- ja avaruushallitus NASA on parhaillaan rakentamassa kolmea uutta sukkulaa – Challengeria, Discoverya ja Atlantista – joista kukin maksaa 500 miljoonaa dollaria, niin että 1980-luvun puolivälissä voidaan tehdä kenties 30–40 lentoa vuodessa ja vuonna 1990 ehkä jo 50 lentoa vuodessa.

Sukkulan rakenne

37 metrin pituinen, 73 tonnin painoinen ja siipiväliltään 23-metrinen Columbia-alus on kuin kömpelö, tynkäsiipinen suihkumatkustajakone. Sen pyrstöosassa on kolme tehokkainta koskaan rakennettua rakettimoottoria. Ne kehittävät yhteensä enemmän voimaa kuin tarvitaan koko New Yorkin osavaltion valaisemiseen. Silti ne ilman suuttimia ovat ainoastaan 1,5 metriä korkeita. Jopa sen öljytynnyrin kokoinen polttoainepumppu vastaa teholtaan 28 dieselveturin tehoa. Näiden suurtehomoottoreitten kehittelyssä nykyteknologia on saanut kirjaimellisesti venyä parhaimpiin suorituksiinsa, ja moottoririkot ovat olleet yhtenä pääsyynä Columbian neitsytmatkan viivästymiseen, jonka matkan alun perin piti olla alkuvuodesta 1978.

Laukaisualustalla sukkula on kiinni valtavassa, 15-kerroksisen talon korkuisessa polttoainesäiliössä, johon mahtuu 700 tonnia nestemäistä happea ja vetyä. Mutta sukkulan kolme päämoottoria polttavat sen kaiken yhdeksässä minuutissa. Mutta niin voimakkaita kuin nämä kolme moottoria ovatkin, ne eivät yksin jaksa nostaa koko painavaa yhdistelmää avaruuteen. Siksi ison polttoainesäiliön kupeessa on vielä kaksi kiinteää polttoainetta polttavaa apurakettia. Kahdessa ylisuurta lyijykynää muistuttavassa raketissa on noin tuhat tonnia alumiinijauhetta – samaa räjähdysainetta kuin ilotulitusraketeissakin – ja niiden teho on viisinkertainen verrattuna päämoottoreitten tehoon. Ne ovat kaikkien aikojen suurimpia kiinteällä polttoaineena toimivia raketteja, eikä tämän tyyppisiä raketteja ole aiemmin käytetty miehitetyillä avaruuslennoilla.

Lähtö

Lähdössä sukkulan päämoottorit käynnistyivät ensin. Muutamaa sekuntia myöhemmin syttyivät apuraketit räjähtävällä voimalla ja sukkula alkoi nousta, ensin hitaasti. Kahden minuutin kuluttua apuraketit olivat kuluttaneet polttoainevarastonsa loppuun, ja ne irrotettiin isosta polttoainesäiliöstä pienillä räjähdyspanoksilla. Kolmen jättimäisen laskuvarjon avautuminen vaimensi näiden 18 miljoonaa dollaria maksaneitten rakettien putoamista valtamereen. Niiden putoamisalueella oli odottamassa kaksi erikoisalusta, Liberty ja Freedom, jotka hinasivat ne rantaan, minkä jälkeen niitä voidaan käyttää uudelleen noin kaksikymmentä kertaa, joka kerta 13 miljoonan dollarin kustannuksin.

Yhdeksän minuutin kuluttua lähtönoususta iso polttoainesäiliö oli tyhjä ja sukkula oli päässyt noin 115 kilometrin korkeudelle. Tässä vaiheessa polttoainesäiliö oli irrotettava, jotta painovoima vetäisi sen takaisin maapallolle. Putoamisen yhteydessä syntynyt lämpö poltti sen pirstaleiksi, ja palaset putosivat Intian valtamereen. Kolme miljoonaa dollaria maksava säiliö on ainut osa, jota ei käytetä uudelleen. Säiliön talteenotto maksaisi enemmän kuin se itse.

Nyt Columbia kiersi omin neuvoin maata. Kahden siihen asti käyttämättömän ohjausraketin avulla Columbia siirtyi 240 kilometrin korkeudessa olevalle pyöreälle radalle.

Kiertoradalla

Ohjaamossa kahdella lentäjällä on valvottavanaan 1400 kytkintä ja relettä ja kolme kuvaruutua, jotka on kytketty viiteen aluksessa olevaan tietokoneeseen. Tietokoneet ohjasivat sukkulaa lähtöä edeltäneistä 9 minuutista aina laskeutumista edeltäviin minuutteihin asti. Järjestelmä on nelinkertainen, sillä neljä päätietokonetta käsittelee samat tiedot, ja niiden täytyy antaa samanlainen vastaus. Jos ne ovat eri mieltä, ne äänestävät, ja enemmistön kanta voittaa. Jos ongelma ei ratkea tällä, viides eli varatietokone kytketään toimintaan, ja se päättää. Niiden mahtaviin muistipankkeihin mahtuu noin 134 miljoonaa tietoyksikköä, ja lennon kriittisissä vaiheissa ne suorittavat 325000 toimintoa sekunnissa.

Rahtiruuman luukkujen kokeileminen avaruudessa oli ensimmäisen lennon päätarkoituksia. Luukkujen ollessa auki niiden sisäpuolella olevat neljä lämmönsääntelyelementtiä voivat päästää avaruuteen kuumuutta, jota on syntynyt kaikista aluksen elektronisista laitteista. Tämän kokeen ja eräitten ohjausjärjestelmän tarkistusten jälkeen Columbia oli valmis palaamaan maapallolle.

Paluu

Jotta Columbialle ei olisi käynyt takaisintulossa samoin kuin isolle polttoainesäiliölle, 70 prosenttia sen ulkopinnasta on suojattu noin 31000 lasitetulla piitiilellä ilmakehän kitkan aiheuttamaa 1400 asteen kuumuutta vastaan. Tämän moninkertaiseen käyttöön tarkoitetun lämpösuojuksen rakentaminen asetti aivan yhtä suuren haasteen kuin kolmen päämoottorin rakentaminen. Tiiliä ei ole kahta samanlaista, tietokoneet ovat suunnitelleet ne ja tietokoneohjauksiset laitteet ovat leikanneet ne, ja ne on liimattu käsin kuin jättipalapelin osat. Tiilien asennuksessa ja koestuksessa kohdatut erittäin vaikeat ongelmat olivat yksi tärkeä syy hankkeen viivästymiseen.

Columbian laskeutuessa maha edellä laatat alkoivat noin 130 kilometrin korkeudessa hehkua punaisina ja alusta ympäröinyt hehku katkaisi kaikki radioyhteydet. Columbia-alus oli 16 minuuttia yksin tässä lennon kriittisessä vaiheessa, ja lennonvalvonnan miehistö maan pinnalla pidätti hengitystään. Myös Mojaven tasaisessa erämaassa odotteleva väkijoukko pidätti hengitystään.

Sitten yhtäkkiä kuului yliäänipamaus – kaksi voimakasta, iskevää ääntä merkkinä siitä, että Columbia oli selviytynyt matkastaan turvallisesti ja oli nyt tulossa maahan. Noin minuuttia myöhemmin 10000 silmäparia oli liimautunut 73 tonnia painavaan sukkulaan sen liukuessa alas seitsemän kertaa jyrkemmin kuin matkustajakoneet normaalissa laskeutumisliu’ussaan. Laskutelineet on otettu ulos, ja muutamaa sekuntia myöhemmin ne iskeytyivät kuivaan järvenpohjaan noin 350 kilometrin tuntinopeudessa. ”Tervetuloa kotiin, Columbia! Erinomaista, erinomaista”, huudahti lennonvalvomon kuuluttaja. Avaruussukkulan ensilento oli ohi.

Columbian seuraava matka on kaavailtu tapahtuvaksi vielä tämän vuoden puolella. Sen jälkeen tehdään vuonna 1982 kaksi seitsemän vuorokautta kestävää koetta, jolloin hankkeen koevaihe on saatu päätökseen.

Kannattaako se?

Sukkulaohjelman taloudellinen hyöty perustuu suunnitelmaan, jonka mukaan sukkulat lentäisivät noin 50 kertaa vuodessa vuosina 1979–1990. Jos vuodessa lennettäisiin vaikka vain 30 kertaa, kustannukset lentoa kohden olisivat suunnilleen samat kuin tavanomaisten rakettien kustannukset. Tällä hetkellä aikataulu edellyttää vain 20 lentoa vuodessa, ja se, tuleeko lentojen kysyntä kasvamaan, jää nähtäväksi. Puolustusvoimat on varannut noin kolmanneksen lennoista, ja onkin sanottu, että ilman puolustusvoimia sukkulaohjelma olisi haudattu kauan sitten. Monet pelkäävätkin sen merkitsevän sotilaallisen toiminnan laajentumista siviilimuodossa.

Eräät tiedemiehetkin ovat pettyneitä. ”Tämän maan avaruustutkimusohjelma on lähes tuhottu”, sanoi NASA:n pyrstötähtiä tutkivan työryhmän puheenjohtaja Joseph Veverka. Se johtuu siitä, että ”[sukkulan] valmiiksi saattamiseen tarvitut rahat otettiin tieteellisistä hankkeista”. NASA:nkin on pakko omaksua avaruusrekan kuljettajan hohdoton osa, jossa se vie muitten rahtia, koska sille on jäänyt vain vähän rahaa muunlaiseen kehittelytyöhön:

Vaikka eräs tiedemiesryhmä väittikin sukkulaohjelmaa ”arvokkaaksi ja tuottoisaksi”, se sanoi lehdessä Bulletin of the American Academy of Arts and Sciences, että ”mitkään fysiikan perusperiaatteet, mitkään lyhyen aikavälin biologiset kysymykset ja mitkään järkevään suunnittelutyöhön liittyvät kysymykset eivät” hyötyisi siitä. ”Sen vastakohtana on polttavia ongelmia, joista ei välitetä”, sanoi Washingtonissa sijaitsevan Worldwatch (Maailmansilmä) -instituutin johtaja Lester R. Brown. Tällaisina ongelmina hän mainitsi esimerkiksi viljelysmaitten syöpymisen ja valtion velkaisuuden.

Columbia-aluksen lähes moitteeton ensilento on epäilemättä suuri teknologinen saavutus. Siksi monilla on se käsitys, että sukkulan avaama uudenlaisten avaruuslentojen aika tietää parempaa tulevaisuutta ihmiskunnalle. Mutta kun ensilennon herättämä optimismi on laantunut, tätä monimutkaisinta ihmisen koskaan rakentamaa lentolaitetta ehditään hyvinkin ajatella ja arvioida uudelleen.

[Kuvat s. 25]

avaruussukkula

Kolmen päärakettimoottorin teho vastaa 23 Hooverin padon tehoa

Nivelikäs teräskäsi purkaa rahtiruumasta satelliitteja, avaruuslaboratorioita ja muita laitteita

Kolme miljoonaa dollaria maksanut tyhjä polttoainesäiliö irrotettiin yhdeksän minuutin kuluttua

Aluksen tietokoneet suorittavat jopa 325000 toimintoa sekunnissa

Rakettimoottorit hidastavat sukkulan vauhdin 22400 kilometriin tunnissa niin että se voi laskeutua ilmakehään 40 asteen kulmassa

Piitiilistä liimattu suojus kestää laskussa syntyvää lämpöä 1400 astetta tai enemmän

Apurakettien työntövoima vastaa 25 jumbojetin työntövoimaa

Maahantulo kiitoradalle 320 kilometrin tuntinopeudella