Rakettilaukaisu Ruotsista tänään aamulla

Manner-Euroopan suurin rakettilaukaisukeskus sijaitsee Ruotsin Lapissa Kiirunan luona. ESRANGEn keskuspaikka on noin vartin ajomatkan päässä Kiirunan kaivoskaupungista ja kymmenen minuutin päässä Jukkasjärven tunnetusta jäälinnasta, ja sen suuri varoalue ulottuu Kiirunasta ylös lähes Norjaan saakka. ESRANGE on Ruotsin avaruustoiminnan keskus, sillä rakettien lisäksi sieltä lennätetään stratosfääripalloja lähes avaruuden rajalle ilmakehän ylimpiin osiin, vastaanotetaan tietoja useista satelliiteista, ohjataan ruotsalaisten omia tutkimussatelliitteja ja tehdään jos jonkinlaista avaruudellista tutkimusta. Ruotsalaisten ESRANGE on kookkain pohjoismainen avaruuskeskus - ja vaikka normaalistikin se on hyvin aktiivinen tutkimuskeskus, juuri tänään se suorastaan kuhisee toimintaa.

Aamulla laukaistu Maxus 5 oli ns. luotausraketti, eli se ei kuljettanut rahtiaan kiertoradalle, vaan sinkosi sen ainoastaan hyppäykselle 701 kilometrin korkeuteen. Alunperin luotausraketteja käytettiin rakettitekniikan kehittämisen lisäksi yläilmakehän ja lähiavaruuden tutkimiseen, eli niillä luodattiin maapallon lähitienoita, mutta nyttemmin niiden tärkein tehtävä on mikropainovoimatutkimus. Periaatteessa rakettihyppäyksessä on kyse samasta asiasta kuin lentokoneella tehtävissä painottomuuslennoissa, mutta loivan paraabelihyppäyksen sijaan raketilla voidaan tehdä nopea pomppaus korkealle: kun lentokoneessa saadaan aikaan noin 20 sekuntia mikropainovoimaa kerrallaan, on rakettilennolla lähes painoton tila yli 12 minuutin ajan.

Rakettina Maxus-lennolla on kiinteällä polttoaineella toimiva Castor 4B, jonka massa on peräti 11,5 tonnia. Se nostaa 488 kiloa painavan viidestä tutkimuslaitteesta koostuvan hyötykuormansa lähiavaruuteen parissakymmenessä sekunnissa. Sen jälkeen moottori irtoaa ja koelaitteet sisältävä nokkakartio jatkaa ylöspäin paraabelirataa pitkin vapaassa heittoliikkeessä, eli painottomana.

Tieteelliset koelaitteet on järjestetty viiteen erilliseen osastoon päällekkäin ja niitä seurataan telemetriatietojen lisäksi kaikkiaan yhdeksällä videokameralla. Osaa laitteista voidaan myös ohjata 12-minuuttisen lennon aikana.

Noin 700 kilometrin korkeudessa raketin vauhti loppuu ja se alkaa pudota takaisin kohti Maata. Kun se on laskeutunut jokseenkin kuuden kilometrin korkeuteen, aukeaa nokassa oleva laskuvarjo, jonka varassa laitteet laskeutuvat pehmeästi Lapin maaperään noin 80 kilometrin päähän Kiirunasta. Laskeutumispaikka nähdään nopeasti tutkasta, jolloin laitteet ja niiden sisältämät kiinnostavat koetulokset voidaan poimia talteen helikoptereilla; yksi kopteri kuljettaa rakettia koelaitteineen ja toinen tuo mukanaan herkät biologiset näytteet, jotka on otettu talteen raketista heti paikalle saapumisen jälkeen. Tämä kaikki tapahtuu vain noin tunnin kuluttua lennon päättymisestä.

Viisi tutkimuslaitetta kyydissä

Tällä viidennellä Maxus-lennolla oli mukana viisi painottomuustutkimuskoetta: yksi Belgiasta, kaksi Ranskasta, yksi Saksasta ja yksi Italiasta. Lento on Euroopan avaruusjärjestön rahoittama, joten vaikka pääasialliset tutkimusryhmät ovat mainituista maista, on laitteita ollut tekemässä ja niiden tuloksia tutkii koko joukko tutkijoita eri puolilta Eurooppaa.

Bonnin yliopiston tutkijaryhmä tutki lennolla kasvien käyttäytymistä painottomuudessa. Miten kasvit reagoivat painovoiman katoamiseen ja kuinka ne käyttävät painovoimaa juuriensa ja runkonsa kasvusuunnan määräämiseen. Tutkimuksessa pyrittiin havaitsemaan pienten kasvisoluissa olevien hiukkasten, statoliittien, liikkumista.

Toisen kokeen kiinnostuksen kohteena oli kiinnostava Marangonin johtuvuus. Tiheyseroista johtuva lämmön johtuvuuden pieneneminen painottomuudessa on tunnettu asia, mutta sitä ei tiedetä, miksi painovoiman puuttuessa lämmön johtavuutta määrää myös lämpötilan mukaan vaihteleva pintajännitys. Napolin yliopiston tutkijat mittasivat lennolla tätä Marangonin johtavuutta pienten nestepisaroiden avulla. He toivovat, että ilmiön parempi tunteminen auttaa heitä paitsi selvittämään luonnon käyttäytymistä paremmin, niin myös kehittämään spray-maalauksen tekniikkaa ja moottorien sylintereissä tapahtuvaa polttoaineen palamista.

Lauvenin yliopiston materiaalitutkimusryhmän kiinnostuksen kohteena ovat zeoliittikristallit ja niiden käyttäytyminen painottomuudessa. Zeoliitit ovat tiheydeltään pieniä silikaatteja, joiden rakenne on mikroskooppisen vaahtomainen. Niitä käytetään runsaasti muun muassa katalyytteinä, imeyttäjinä ja sensoreina. Zeoliittimateriaalien synteesin ymmärtämiseen tarvitaan lisää tietoa siihen liittyvistä molekulaarisista mekanismeista, ja tässä painottomuudessa tehtävät kokeet voivat auttaa.

Perusfysiikan alaan kuuluva neljäs koelaitteisto mittaa värähtelyä rakeisessa aineessa ja superkriittisissä nesteissä painottomuuden aikana.

Viidennen kokeen aiheenna ovat pienet putkimaiset biologiset systeemit, tubuliinit, jotka näyttävät järjestäytyvän itsekseen painovoimasta riippuvaisella reaktio-diffuusio-prosessilla. Muodostuva rakenne määräytyy sen mukaan, missä asennossa näyte on painovoiman suuntaan verrattuna silloi, kun itseorganisoituva prosessi käynnistyy. Teoria ennustaa, että painottomuudessa mikrotubulien järjestäytymistä ei tapahdu lainkaan, ja myös vuonna 1999 Maxus 3 -lennolla tehdyissä ensimmäisissä kokeissa saadut tulokset viittaavat tähän. Ranskalaiset ja ruotsalaiset tutkijat koittavat todetaa asian nyt Maxus 5 -lennolla.

Mitä iloa luotausraketeista?

Vaikka lentokoneissa painottomuustutkimusta voidaan tehdä kätevästi ja nopeasti, ja avaruudessa tutkimuksia voidaan jatkaa pitkän aikaa kerrallaan, on luotausraketeillakin yhä edelleen oma paikkansa tutkimuksessa - ne eivät ole vielä historiallisia jäänteitä avaruusajan alusta.

Suurin luotausrakettien käytön puolesta puhuva seikka on hinta, sillä niiden avulla saadaan ylivoimaisen edullisesti aikaan kohtuullisen pitkä painottomuus ja varsin hyvä painottomuuden laatu. Mikropainovoima kestää yli 12 minuuttia ja sen aikana saavutetaan jopa kymmenestuhannesosa Maan painovoimasta (0,0001g).

Lisäksi luotausraketit ovat turvallisia, niiden tutkimuslaitteisiin voidaan laittaa näytteitä vielä vähän ennen laukaisua ja näytteet voidaan saada tutkittavaksi vain noin tunnin kuluttua lennon jälkeen, minkä lisäksi raketeissa lentäviä laitteita voidaan käyttää uudelleen.

Viime vuosina ESA on tehnyt vuosittain yhden vastaavan luotausrakettilennon, joka kerta Kiirunassa, ja seuraavat lennot ovat suunnitelmissa marraskuuksi 2004 ja vuodeksi 2005.

Kiiruna on pohjoismaiden avaruuskeskus

Vaikka Norjan pohjoisosissakin ammutaan luotausraketteja ja Suomen Lapissa Sodankylässä tehdään paljonkin erilaista avaruuteen liittyvää tutkimustoimintaa, on Ruotsin ESRANGE noussut pohjoismaiden aktiivisimmaksi avaruuskeskukseksi. Lisäksi Ruotsi on ollut mukana kehittämässä avaruustekniikkaa ja luotausraketteja naapureitaan voimakkaammin, mikä on nostanut edelleen Kiirunan painoarvoa; Maxus -raketit ovat saksalais-ruotsalaista yhteistyötä.

Ruotsalaisen avaruutoiminnan alku oli 60-luvun alussa, kun Ruotsin Lapissa alettiin ampua yläilmakehään NASAn ja Yhdysvaltain ilmavoimien luotausraketteja. Laukaisupaikka oli noin 40 kilometriä Kiirunasta etelään, minne ei perustettu kuitenkaan varsinaista rakettitukikohtaa, koska kyseessä oli vain lyhytaikainen laukaisukampanja.

Kun Eurooppaan perustettiin vuonna 1964 avaruustutkimusjärjestö ESRO, European Space Research Organization, liittyi Ruotsi siihen mukaan. Toiminta sen puitteissa oli alkanut jo aikaisemmin, jolloin Euroopan avaruustutkimuksesta kiinnostuneet maat etsivät yhdessä sopivaa paikkaa lähiavaruuden tutkimiseen. Lappi oli tässä mielessä erinomaisen kiinnostava paikka, koska siellä oli laajoja asumattomia alueita, missä laukaistavat raketit eivät hairitse liikaa ihmisiä, minkä lisäksi Lappi sijaitsee revontulialueella. Suurin osa kiinnostavista lähiavaruuden ja yläilmakehän ilmiöistä tapahtuu maapallon pohjoisnavan ympärillä olevan revontuliovaalin alueella, ja se kulkee juuri sopivasti Lapin päältä.

Kiirunan alue oli alusta alkaen kiinnostava paikka rakettikeskuksen sijoittamiseen, koska se sijaitsee sopivasti ja Kiirunan kaupunki luo sille hyvät yhteydet ja palvelut. Vuonna 1966 saatiin väliaikainen laukaisupaikka valmiiksi ja ESRO laukaisi jo saman vuoden marraskuussa ensimmäisen rakettinsa ilmaan.

Kun ESRO sulautui vuonna 1972 osaksi juuri perustettua Euroopan avaruusjärjestöä, luotiin Kiirunaa ylläpitämään "Esrange Special Project", eli hanke, mihin ottivat osaa vain luotausrakettitutkimukseen osallistuneet maat. Samalla ESRO myi laukaisupaikan virallisesti Ruotsin valtiolle ja sitä hoitamaan perustettiin avaruusyhtiö, Rymdbolaget. Yhtiön taustalla ovat ilmailuteollisuudessa mukana olevat yhtiöt ja avaruustutkimusta harrastavat tutkimuslaitokset, ja vaikka yhtiön pääkonttori sijoitettiin Solnaan Tukholman pohjoispuolelle (missä se on edelleenkin), oli ja on yhtiön tärkeimpänä tehtävänä pitää huolta Esrangesta.

Aluksi Esrangesta laukaistiin vain pieniä luotausraketteja, mutta vähitellen paikkaa laajennettiin. Sinne sijoitettiin satelliittien tietoja vastaanottava maa-asema ja sieltä alettiin lähettää suuria stratosfääripalloja. Esrangessa sijaitsee ESAn oma maa-asema, siellä on TV-satelliittien valvonta-asema ja sinne on perustettu myös satelliittikuvien kaupallista hyödyntämistä hoitava yhtiö.

"Kiirunan merkitys ruotsalaiselle avaruustoiminnalle on suuri", toteaa Rymdbolagetin varajohtaja Sven Grahn ja jatkaa perusteluilla: "Ensiksikin meillä on täällä koko Euroopan mittakaavassa ainutlaatuinen tutkimusalue, joka on vapaa asutuksesta ja lentoliikenteestä. Sitä voidaan siten käyttää rakettien laukaisuun ja ilmapallojen lähettämiseen. Toiseksi täällä tehdään paljon tutkimustyötä ja kolmanneksi täältä käsin on hyvä toimia polaariradalla olevien satelliittien kanssa; otamme vastaan niiden tietoja ja huolehdimme niiden lennonvalvonnasta. Kiirunaa voi täydellä syyllä pitää ruotsalaisen avaruusalan toiminnallisena tukikohtana."