Tekniikan päivät 2014: Suomalaisinnovaatiosta rakennetaan rahtialusta avaruuteen

Avaruus kiehtoo edelleen niin suurta yleisöä kuin tutkijoita. Kolmen päivän aikana Tekniikan päivillä on kaikkiaan kymmenen avaruutta käsittelevää luentoa

Torstaina 16.1. Espoon Dipolissa käynnistynyt Tekniikan päivät on koko kansan kolmipäiväinen tiedetapahtuma. Vuoden 2014 teemana on ilma, yksi Aristoteleen neljästä peruselementistä. Tekniikan päivien ohjelmassa on yli 100 miniluentoa sekä oheisohjelmaa aikuisista perheen pienimpiin.

Tulevaisuuden avaruusmatkailuun on tarjolla mielenkiintoista suomalaisteknologiaa. Pekka Janhunen kertoo luennollaan “Sähköinen aurinkotuulipurje avaruudessa” (pe klo 14.00, sali 4A+4B) vuonna 2006 tekemästään keksinnöstä. Sähköpurje on kevyt ja periaatteeltaan yksinkertainen voimalähde pienille avaruusaluksille. Se ei tarvitse lainkaan polttoainetta, sillä työntövoiman synnyttää sähköisesti luotu jättimäinen purjepinta-ala. Aurinkotuulen työntövoima suuntautuu Auringosta poispäin, mutta alus voi myös lähestyä Aurinkoa luovien kuten purjealus vesillä.

Sähköpurje koostuu pitkistä, alle millimetrin kymmenesosan paksuisista metallilangoista eli lieoista, jotka kelataan avaruudessa ulos aluksen reunaan kiinnitetyiltä rullilta. Alus pidetään pyörivässä liikkeessä, jolloin keskipakoisvoima oikaisee jopa kymmenien kilometrien mittaiset lieat säteittäiseksi muodostelmaksi.

Laite saa työntövoimansa Aurinkoa ympäröivän, miljoonien asteen lämpöisen kaasukehän ulospäin suuntautuvasta kaasuvirtauksesta eli aurinkotuulesta. Sähköpurjeen positiivisesti varatut lieat hylkivät aurinkotuulen positiivisesti varautuneita hiukkasia.

“Menetelmällä saavutettava teoreettinen maksiminopeus on sama kuin aurinkotuulen nopeus, jopa 800 kilometriä sekunnissa”, Pekka Janhunen kertoo.

Todellisilla sovelluksilla jäädään kauas tästä, mutta suunniteltu 50 kilometrin sekuntivauhti, siis 180 000 kilometriä tunnissa, on melkoista kyytiä sekin. Sähköpurje voisi kuljettaa esimerkiksi erilaisia luotaimia avaruutta tutkimaan. Kauimpana maasta oleva laite, juuri aurinkokunnan ulkopuolelle siirtynyt Voyager 1 -luotain, lähetettiin matkaan 35 vuotta sitten. Sähköpurjeen avulla matka olisi taittunut huomattavasti vauhdikkaammin.

Sähköpurjeen kiihtyvyys on hyvin verkkaista, mutta aika tekee tehtävänsä. Janhunen laskee, että kohtuullisella hyötykuormalla lastattu sähköpurjealus voisi kiihtyä yhden vuoden aikana nopeuteen 30 kilometriä sekunnissa.

Plasmajarrulla satelliitit turvallisesti maan pinnalle

Tällä hetkellä sähköpurjeen komponentteja testataan jo tositoimissa. Sähköpurjeen käytännön sovelluksista lähimpänä toteutumista on ns. plasmajarru. Sen avulla loppuun käytetyt satelliitit voitaisiin saadaan laskeutumaan alemmille radoille ja lopulta putoamaan ilmakehään, jossa ne tuhoutuvat. Se olisi ratkaisu avaruusromuongelmaan, jonka suosituimmille kiertoradoille kertyvät hylätyt satelliitit muodostavat.

Yksi Helsingin yliopiston Elektroniikan tutkimuslaboratorion valmistama koelieka on juuri nyt maapalloa kiertävän virolaissatelliittin kyydissä. Viron ensimmäistä, reilun kilon painoista EstCube-1 -satelliittia ohjelmoidaan parhaillaan plasmajarrukoetta varten.

“Toivomme, että pääsemme tekemään kokeen pian”, Pekka Janhunen kertoo.

Kokeessa satelliitti laitetaan pyörimään. Keskipakovoima suoristaa sähköpurjeen 10 metrin mittaisen liekalangan, ja lanka varataan sähköisesti elektronitykillä.

“Mittaamme miten suuri voima lankaan kohdistuu, kun lieka on sähköisesti varattu”, Janhunen kertoo.

Seuraavana laukaisua odottaa Aalto-yliopiston opiskelijatyönä valmistunut Aalto-1 -satelliitti. Senkin mukana avaruuteen matkaa Ilmatieteen laitoksen koelaitteisto.

“Toistamme kokeen pidemmällä, 100 metrin mittaisella liealla”, Janhunen kertoo.

Tuoreen Tiedebarometrin mukaan seitsemän kymmenestä suomalaisesta on kiinnostunut tieteen kehityksestä, uusista tutkimustuloksista ja keksinnöistä. 16.-18.1.2014 järjestettävä Tekniikan päivät on kansantajuinen tiedetapahtuma, joka esittelee tekniikkaa ja luonnontieteitä suurelle yleisölle. Tapahtuma järjestetään joka toinen vuosi vuorotellen Tieteen päivien kanssa.

Päivien koko ohjelma ja suora webcast-lähetys Auditorion luennoilta osoitteessa www.tekniikanpaivat.fi

Tekniikan päivät järjestää Tekniikan Akatemia TAF. Tapahtuman pääyhteistyökumppanit ovat Aalto-yliopisto, Fortum, Lönnberg ja Vaisala. Muut yhteistyökumppanit ovat Espoon kaupunki, Helsingin yliopisto, Heureka, Ilmatieteen laitos, Kaute, Lappeenrannan teknillinen yliopisto, Neste Oil, Nokia, Oulun yliopisto, Outotec, SEB, Suomen Akatemia, Tampereen teknillinen yliopisto, Tekes, Tekniikan edistämissäätiö TES, Tieteen tiedotys ry, Turun yliopisto, Vaasan yliopisto ja Åbo Akademi.

Lisätietoja:

Niina Suhonen, Viestintä- ja markkinointipäällikkö, Tekniikan Akatemia TAF
Puh. 040 8439 438

Pekka Janhunen, Tutkimuspäällikkö, Ilmatieteen laitos
pekka.janhunen(at)fmi.fi, Puh. 029 539 4635

 

Tekniikan päivien avaruusaiheisia luentoja

pe klo 13.00 Avaruusilmasto, auringon pitkäaikaiset vaikutukset avaruusympäristöön ja ilmastoon, Kalevi Mursula, Oulun yliopisto
pe klo 13.30 Avaruussään synty ja vaikutukset, Tuija Pulkkinen, Aalto-yliopisto
pe klo 14.00 Sähköinen aurinkotuulipurje avaruudessa, Pekka Janhunen, Ilmatieteen laitos
la klo 12.00 Avaruus populaarikulttuurissa, Esko Valtaoja, Turun yliopisto
la klo 13.30 Auringonpurkaukset ja ilmasto, Silja Pohjolainen, Turun yliopisto
la klo 14.00 Revontulet – ilmakehän ilotulitus, Esa Turunen, Sodankylä Geophysical Observatory
la klo 14.30 Onko revontulilla ääni? Unto K. Laine, Aalto-yliopisto
la klo 15.00 Angry Birds in Space-yhtistyötä Rovion ja Nasan välillä Peter Vesterbacka, Rovio Entertainment Ltd