Aurinkotuuli liikuttaa avaruusaluksia

Jukka Ukkola
Tiede 24.4.2009 09:54

Aurinkotuulipurje saattaa mullistaa liikkumisen ja energiantuotannon avaruudessa. Katso video purjeen toiminnasta.

Aurinkopurje

Aurinkotuulipurjeen malli kehitettiin Ilmatieteen laitoksella. Kuva: Kaisa Rautaheimo

Viron ensimmäinen avaruusalus vie kolmen vuoden kuluttua avaruuteen testattavaksi suomalaisen keksinnön. Laite on sähköinen aurinkotuulipurje, joka keksittiin Ilmatieteen laitoksessa vuonna 2006. Siitä voi tulla halpa ja nopea työntövoiman lähde pienille ja keskisuurille avaruusaluksille.

Purje käyttää avaruusaluksen työntövoimana aurinkotuulta, joten polttoainetta ei tarvita lainkaan. Tämä voi avata mahdollisuuksia ennennäkemättömille tieteellisille ja kaupallisille sovelluksille, kuten näytteiden hakuun muilta planeetoilta, kuilta ja asteroideilta.

Arvioiden mukaan aurinkotuulipurje voi olla tehokkaampi kuin nykyiset kemialliset raketit ja ionimoottorit. Purjeen fysiikkaa ja tekniikkaa testataan laitteella, joka on tarkoitus viedä avaruuteen vuonna 2012 laukaistavalla virolaisella EST Cube-1 -avaruusaluksella. Virolaisalusta käytetään siksi, että Suomen suunnitelmiin ei kuulu lähiaikoina oman avaruusaluksen lähettämistä.

Keksintö sivutuotteena

”Tämä on vasta ensimmäinen koe, mutta sillä mielellä lähdetään testaamaan, että onnistumme, eikä työ kaadu ainakaan teknisiin ongelmiin”, sanoo aurinkotuulipurjeen keksijä, vanhempi tutkija Pekka Janhunen. Testiä odotellessa kehittämistyö jatkuu kaiken aikaa.

Janhunen teki keksintönsä toisen projektin sivutuotteena ja työskenteli sen parissa aluksi yksin, mutta nyt kiinnostusta on ilmennyt laajemmin. Hankkeessa on mukana Suomen Ilmatieteen laitoksen ja Tarton yliopiston lisäksi puolenkymmentä eurooppalaista yhteistyökumppania.

EST Cube-1 -testissä ei vielä nousta aurinkotuuleen asti, vaan korvikkeena käytetään Maan magneettikentän sisäpuolella ionosfäärissä ilmenevää plasmavirtausta, jonka läpi avaruusalus kulkee. Plasmavirtauksen nopeus on seitsemän kilometriä sekunnissa, mikä riittää fysikaalisten efektien mittaukseen, vaikka tositilanteessa purjetta käytettäisiin paljon voimakkaammassa, 400 kilometrin sekuntinopeudella liikkuvassa aurinkotuulessa.

Aurinkotuuli on Auringosta jatkuvasti lähtevä nopea plasmavirtaus, joka leviää koko aurinkokuntaan. Maan lähiympäristöön virtaus ei pääse, koska suojana on Maan magneettikenttä.

Vuoden 2012 kokeessa satelliitista avataan kymmenen metrin mittainen lieka, joka on tehty hyvin ohuesta metallilangasta. Lieka varataan sähköisesti käyttämällä aluksessa olevaa pientä elektronitykkiä. Kun alus lentää ionosfääriplasman läpi, satelliitin ja ionosfäärin välisen nopeuseron takia varattuun lankaan kohdistuu pieni voima, jota mitataan. Varsinaisessa käytössä purje toimii pitempien liekojen varassa.

Satelliittisähköä maahan?

Tulevaisuudessa sähköpurjeiden avulla voidaan ehkä rakentaa myös suuria aurinkosähkösatelliitteja, joiden aurinkopaneelien teho lähetetään Maahan mikroaalloilla. Tavalliseen maanpäälliseen aurinkosähköön verrattuna satelliittisähkön suurena etuna on valaistus- ja sääoloista riippumaton, keskeytyksetön tuotanto, jolloin vältytään sähkön varastoinnin ongelmalta.

”Jos kaikki menee optimaalisesti – myös rahoitus – aurinkosähköpurje voisi olla käytettävissä noin vuonna 2015”, arvioi Janhunen.

”Suomi pystyy teknisesti valmistamaan vaikka kaikkia tarvittavia osia, mutta todennäköisempää on työnjako, jossa Suomessa valmistetaan oleellinen osa, lieat, ja muut tekevät muita komponentteja, kuten liekarullia, kameroita, sensoreita ja elektronitykkejä.”

Katso video aurinkotuulipurjeen toiminnasta

Keskustelu