Lentävä SUPIKOIRA Tampereelta

Harrastajaraketit ovat yleensä 20-30 senttiä korkeita pieniä raketteja, jotka suhahtavat kertakäyttöisen ruutipanoksen voimin taivaalle ja leijailevat sieltä alas laskuvarjon varassa. Sellaisia ollaan Suomessakin lennätetty ja harrastettu pitkään, mutta viime marraskuussa Tampereen Teiskon lentokentällä otettiin askel kohti järeämpiä raketteja. Tampereen teekkarien avaruusteknillisen kerhon Castorin Kanadasta tilaama voimakas rakettimoottori jyrähti silloin ensimmäisen kerran käyntiin.

"Ruutirakettien kanssa harrastaessa syntyi vähitellen ajatus, että olisi hienoa tehdä rakettia isommassakin mittakaavassa", kertoo rakettiprojektin vetäjä Tommi Berg. "Kyselin sitten yleisesti high end -raketeista ruotsalaiselta Leif Hanellilta ja päätimme lähteä käymään Ruotsissa tutustumassa asiaan tarkemmin vuoden 2004 tammikuussa. Todettiin siinä sitten, että ei rakettitekniikka voi olla liian ylivoimaista meille suomipojillekaan."

Niin sanotut high end -raketit edustavat rakettiharrastuksen järeintä kastia. Raketit ovat kooltaan yli metrin korkuisia, ne on varustettu aktiivisilla ohjauslaitteilla ja niiden mukana lentää elektroniikkaa, pieniä kameroita ja toisinaan jopa yksinkertaisia mittalaitteita, jotka lähettävät tietojaan ja kuviaan radiolinkin välityksellä maa- asemaan. SUPIKOIRAan asennetaan mukaan ohjaus- ja radiolaitteiden lisäksi reaaliaikaista videokuvaa lennon aikana lähettävä kamera sekä GPS-paikannin.

Kenties tärkein osa huippuraketeissa on niiden moottori, jonka on senkin oltava raskasta sarjaa. Tamperelaiset valitsivat moottorikseen kanadalaisen CTI-yhtiön valmistaman HyperTEK - hybridirakettimoottorin. "Se on turvallinen ja mukava, ja sen tyyppisiä rakettimoottoreita käytetään varsin yleisesti ympäri maailmaa yliopistojen projekteissa sekä isoihin raketteihin keskittyneiden rakettiharrastajien keskuudessa", selittää Berg. "Suomessa tämä on ensimmäinen tämän kokoluokan rakettimoottori harrastus- tai tutkimuskäytössä."

Ilokaasumoottori

Rakettimoottori on antanut rakettiprojektille myös sen nimen: SUPIKOIRA on lyhenne sanoista SUomalainenPIeniKOkeellinenIlokaasuRAketti. Ilokaasu, eli typpioksiduuli toimii moottorin hapettimena, kun taas varsinaisena polttoaineena käytetään kumimaista massaa ja alumiinijauhetta, jotka on puristettu valmiiksi polttoaineen, polttokammion ja suuttimen sisältäväksi patruunaksi. Sen vaihtamalla moottoria voidaan käyttää uudelleen. Myös SpaceShipOne, ensimmäisen yksityisesti rahoitetun avaruuslennon tehnyt rakettilentokone, käytti vastaavanlaista rakettimoottoria.

"Moottorin käyttökohteeksi ilmoitettiin yliopiston opiskelijoiden projekti, mikä pitääkin paikkansa, ja siten se saatiin tilattua kätevästi yliopiston osoitteeseen, jolloin meidän ei tarvinnut hankkia erilaisia lisenssejä, joita normaalisti tuollaisen moottorin hankintaan tarvittaisiin", paljastaa Tommi Berg. Moottori on liki 65 senttimetriä pitkä ja yli viisi senttiä halkaisijaltaan, ja raketteja tuntevat saavat väristyksiä siitä, että moottori tuottaa jopa 525 Newtonin työntövoiman ja sen paloaika on kuusi sekuntia.

Moottoria on koekäytetty jo kaksi kertaa. Olennaista ei ole ollut kuitenkaan varsinaisesti itse moottorin toiminnan testaaminen, vaan sen käyttökuntoon saattaminen, sytyttäminen ja palamisen hallinta. Hybridimoottorin hapettimen tankkaus ja moottorin käynnistys tapahtuvat kauko- ohjatusti ja vaativat jonkin verran elektroniikkaa sekä erityisen kaasujärjestelmän. "HyperTEK:n oma laukaisujärjestelmä on sen verran yksinkertainen, epäluotettavan oloinen ja kallis että päätimme valmistaa mieluummin laukaisujärjestelmän itse", toteaa Berg. Rakettimoottorin maatestejä ja valmiin raketin laukaisua varten tehtiin myös erityinen alumiinirakenteinen testialusta.

"Laukaisu on jännittävä tapahtuma etenkin sille, joka itse painaa punaista nappia", selittää Berg. "Napin painajalla on vastuu siitä että moottorin tankkaaminen ja laukaisu onnistuvat turvallisesti. Hänen pitää myös varmistaa, että kukaan ei ole laukaisun alkaessa vaara-alueella. Ongelmien varalta laukaisu voidaan keskeyttää aina siihen asti kunnes moottori käynnistyy. Ensimmäinen laukaisu, jossa olin itse 'painamassa nappia', oli ehkä jännittävin, koska kukaan paikalla olija ei ollut nähnyt näin isoa moottoria toiminnassa. Itse rakentamamme täyttö- ja laukaisujärjestelmän ja mittalaitteiden toimiminen jännitti myös. Laukaisu kestää kokonaisuudessaan pari minuuttia ja sinä aikana laukaisija suorittaa tankkaus- ja laukaisuproseduurin tietyssä järjestyksessä huutaen tilannetiedot: 'Laukaisu Alkaa!', 'Täyttö alkaa!' ja '5-4-3-2-1-0!' laukaisun seuraajille. Näin varmistetaan että kaikki seuraajat tietävät mitä tapahtuu."

Kun moottori jysähti käyntiin, oli ääni vaikuttava kokemus jopa kuulosuojaimien kanssa. "Teekkari ei voi olla muuta kuin tyytyväinen, kun itse suunniteltu järjestelmä toimii heti ensimmäisellä kerralla kuten pitääkin", hymyilee Berg.

Kuin "oikea" avaruuslaite

SUPIKOIRAa tehdään Tampereen teknillisen yliopiston tiloissa, laitteilla ja luonnollisesti myös yliopiston luvalla. "Yliopistolla tällaisen projektin tekeminen on todella merkittävästi paljon helpompaa kuin missään muualla, sillä täällä on eri laboratorioissa paljon rakennukseen sopivia laitteita ja myös osaamista", kertoo projektissa mukana myös oleva Mikko Suominen. "Olemme siis saaneet rakentelutiloja, kalliita koneita ja arvokasta osaamista käyttöömme oman aktiivisuutemme kautta hyvin edullisesti." Lisäksi projekti on saanut arvokasta materiaali- ja laiteapua useilta yhtiöiltä.

Projektin ensimmäinen tavoite on ollut saada hybridimoottori käyttökuntoon ja tehdä sillä staattisia testejä. Testien avulla mitattiin moottorin työntövoimaa ja sen aiheuttamaa rasitusta. Moottoria on käytetty nyt kaksi kertaa, ja kaikki on sujunut hyvin.

Laukaisuja varten on tekeillä maa-asema ja raketin hyötykuormaa rakennetaan myös parhaillaan. Kuten varsinaisissa avaruusprojekteissa, aikoo projektiryhmä testata laitteistojen toimintaa pienemmillä testiraketeilla, jotka on nimetty osuvasti MiniSupi-raketeiksi. Lisäksi laskuvarjot, kaasulaitteet, sähkösysteemit, tietokoneet, ilmanpainemittarit, kamera, GPS- paikantimet ja muut alasysteemit testataan erikseen omissa testeissään.

Raketin tekeminen voisi olla helpompaakin, mutta SUPIKOIRA halutaan rakentaa mahdollisimman hyvin. Tämä auttaa myös lennätyksessä vaadittavien viranomaislupien hankinnassa. Suurten rakettien lennättäminen vaatii omat lupansa, ja siksi jo moottorin koekäyttöjä oli seuraamassa edustaja Turvatekniikan keskuksesta. Tällä haavaa raketin ensilentoa suunnitellaan ensi vuoden alkuun.

Vieläkin isompi raketti?

Tampereen rakettiharrastajien mielessä lentää jo isompikin raketti, jonka moottori olisi 10 cm halkaisijaltaan ja se nousisi jopa kymmenen kilometrin korkeuteen. Niin suurella raketilla voisi tehdä jo tieteellisestikin kiinnostavia havaintoja. "Supikoira-1:n tiimoilta kehitettyä hyötykuorman ja maa-aseman elektroniikkaa voi hyvin käyttää isommissakin raketeissa", toteaa Tommi Berg, mutta hillitsee heti suuria suunnitelmia. "Sellaisen raketin laukaisu vaatisi jo laukaisualueeltakin kertaluokkaa suurempia turva-alueita. Nykyiselläänkin mahdolliset laukaisupaikat Suomessa ovat harvassa. Katsotaan sitten aikanaan, kunhan tämä ensimmäinen iso raketti on lentänyt.

Insinöörin haaveena on myös rakentaa raketin sydän, rakettimoottori itse, mutta siinäkin laki tulee vastaan. "Suomen lainsäädäntö vaatisi rakettimoottorin tekemiseen räjähdysaineammattilaisen paperit, joiden saaminen on Suomessa käytännössä mahdotonta niin kauan kuin ei ole oikeasti alalla kokopäiväisesti työssä", selittää Mikko Suominen. "Lisäksi raketin laukaisuluvan saaminen lienee helpompaa, kun käytössä on kaupallinen moottori. Hybridimoottoreita ei ole ollut harrastuskäyttöön saatavilla edes kovin kauaa ja semmoisen tekeminen olisi hieman monimutkaisempaa kuin perinteisen kiinteätä polttoainetta käyttävän."

"Rakettimoottorissa, etenkin kiinteällä polttoaineella toimivissa rakettimoottoreissa on aina omat turvallisuusongelmansa, mutta käyttämämme hybridimoottori on kuitenkin turvallisin", jatkaa Berg. "Hybridimoottorissa hapetin ja polttoaine ovat aina erillään ennen laukaisua, ja lisäksi ennen kuin moottori käynnistyy, pitää palotila vielä erikseen lämmittää hapen avulla. Oman hybridimoottorin rakentaminen voisi olla melko helppoakin, mutta kevyen ja turvallisen moottorin tekeminen voi olla haastavaa. Siihen ei tällä hetkellä aika riitä."