Alai

Historioitsijat saattavat muistella 2010-lukua vuosikymmenenä, jolloin kaupallinen avaruuslentotoiminta todella lähti lentoon.

Erityisyritykset tekevät nykyään viimeisellä rajalla paljon enemmän kuin 10 vuotta sitten, muun muassa kuljettavat tarvikkeita kansainväliselle avaruusasemalle, laskeutuvat avaruusraketteihin ja lennättävät niitä ja valmistavat tuotteita Maan ulkopuolella.

Vuodesta 2010 ja erityisesti vuodesta 2013 tai 2014 lähtien ”on tapahtunut valtava muutos – melkeinpä merellinen muutos”, sanoi voittoa tavoittelemattoman kaupallisen järjestön Commercial Spaceflight Federationin puheenjohtaja Eric Stallmer. ”Se on ällistyttävää.”

Se liittyy:

Erityisiä rahtilentoja riittää

Aloitetaanpa noista ISS:n robottitoimituksista, joita NASA on rahoittanut useilla kaupallisilla rahtisopimuksilla. SpaceX on tähän mennessä lentänyt Dragon-kapselillaan ja Falcon 9 -raketillaan 19 sopimuslentoa, joista ensimmäinen tehtiin lokakuussa 2012. Northrop Grummanin Cygnus-avaruusalus ja Antares-raketti tekivät ensimmäisen täysin toimintakykyisen matkansa tammikuussa 2014, ja sen jälkeen on tehty vielä 11 laukaisua. (Molemmat yhtiöt kärsivät yhdestä rahtilähetyksen epäonnistumisesta; Antares-raketti räjähti alustalla lokakuussa 2014, ja Falcon 9 -raketti hajosi lennon aikana kesäkuussa 2015.)

Noin puolessa näistä Dragon-Falcon 9 -lentolennoista raketin ensimmäinen vaihe on laskeutunut, mikä on osoitus yhdestä SpaceX:n 2010-luvulla aloittamasta tärkeästä suuntauksesta, joka on yksityisen yhtiön harjoittama orbitaalilaitteiston talteenotto ja uudelleenkäyttö.

SpaceX saavutti ensimmäisen kerran kantoraketin laskeutumisen kiertoratalennon aikana joulukuussa 2015. Sen jälkeen yhtiö on tehnyt lähes neljä tusinaa muuta laskeutumista, joista monet ovat tulleet erikoisaluksilla merellä. SpaceX lennättää myös nämä ensimmäiset vaiheet rutiininomaisesti uudelleen, usein useita kertoja.

Ja Dragon-kapseli on uudelleenkäytettävissä, ja sitäkin käytetään yhä useammin uudelleen. Esimerkiksi kahdella viimeisimmällä SpaceX:n täydennystoimituslennolla, jotka laukaistiin 25. heinäkuuta ja 6. joulukuuta, käytettiin Dragon-avaruusaluksia, jotka olivat jo tehneet kaksi matkaa kiertoradalla olevaan laboratorioon.

Tällainen toiminta on avainasemassa SpaceX:n pitkän aikavälin visiossa. Yhtiön tavoitteena on alentaa avaruuslentojen kustannuksia niin paljon, että rohkeat tutkimusretket olisivat taloudellisesti toteutettavissa. Elon Musk onkin toistuvasti korostanut, että hän perusti SpaceX:n vuonna 2002 ensisijaisesti auttaakseen saavuttamaan yhden erityisen kunnianhimoisen tavoitteen: Marsin asuttamisen.

SpaceX on jo alentanut avaruuteen pääsyn kustannuksia huomattavasti. Yhtiö myy tällä hetkellä työjuhta Falcon 9:n laukaisuja 62 miljoonalla dollarilla ja uudempaa, tehokkaampaa Falcon Heavya 90 miljoonalla dollarilla. Nämä raketit pystyvät nostamaan 50 265 kiloa. (22 800 kiloa) ja 140 660 lbs. (63 800 kg) vastaavasti matalalle Maan kiertoradalle (LEO) SpaceX:n spesifikaatioiden mukaan.

Tämä tekee noin 2720 dollaria kilolta LEO:lle Falcon 9:llä ja 1410 dollaria kilolta Falcon Heavyllä. Vertailun vuoksi mainittakoon, että NASA:n Ames Research Centerin Harry Jonesin hiljattain laatiman raportin mukaan NASA:n nyt jo lopettaneiden avaruussukkuloiden kustannukset LEO:lle olivat noin 54 500 dollaria kiloa kohti. (SpaceX:n on myös yleisesti tunnustettu olevan huomattavasti halvempi kuin sen kilpailijat kaupallisella sektorilla, mutta vertailu on hankalaa, koska nämä muut yhtiöt eivät yleensä julkaise laukaisuhintojaan.)

Suhteessa: SpaceX:n hämmästyttävä Falcon Heavy -raketin kolminkertainen laskeutuminen kuvissa

Toinen yritys, Jeff Bezosin Blue Origin, aloitti myös rakettien rutiininomaisen laskeutumisen ja uudelleenlentämisen 2010-luvulla. Blue Originin New Shepard -suborbitaalinen alus on tähän mennessä suorittanut 11 onnistunutta laskeutumista, joista ensimmäinen tapahtui marraskuussa 2015. Uudelleenkäytettävän New Shepardin viimeisin versio on lentänyt kuusi tällaista lentoa. Tähän mennessä näillä testilennoilla on kuljetettu kokeita suborbitaaliseen avaruuteen ja takaisin 100 asiakkaalle, Blue Originin edustajat kertoivat.

Rocket Lab on toinen yksityinen laukaisutoimittaja, joka loi uutta tietä viime vuosikymmenen aikana, sillä se on ollut edelläkävijä pienille satelliiteille suunnatuissa erityislentolähetyksissä 17 metriä korkean Electron-rakettinsa avulla. Kaksivaiheinen Electron nousi ensimmäisen kerran ilmaan toukokuussa 2017, ja sillä on nyt 10 lentoa takana, joista yhdeksän viimeistä ovat olleet täysin onnistuneita.

Viimeisimmän, 6. joulukuuta laukaistun lennon aikana Rocket Lab ohjasi Electronin ensimmäisen vaiheen takaisin alas kohti Maata oikeassa suunnassa talteenottoa varten – iso askel kohti raketin uudelleenkäyttöä, jota yhtiö aikoo alkaa toteuttaa jo ensi vuonna. Electron-raketit eivät kuitenkaan laskeudu pystysuoraan, kuten New Shepardin ja Falcon 9:n ensimmäiset vaiheet laskeutuvat; sen sijaan Rocket Lab aikoo poimia putoavat kantoraketit taivaalta helikopterilla.

Ei kaikki rakettitoiminta olekaan amerikkalaisten yhtiöiden tekemää. Esimerkiksi pekingiläinen OneSpace, jonka tavoitteena on antaa pienille hyötykuormille kyytiä suborbitaaliseen avaruuteen ja kiertoradalle, laukaisi ensimmäisen kerran vuonna 2018.

Paljon tapahtuu

Tällaisten rakettien kuljettaman laitteiston monipuolisuus ja kyvykkyys ovat myös kasvaneet viime vuosikymmenen aikana.

2010-luvulla alkoi esimerkiksi maan ulkopuolisen valmistuksen aikakausi. Tämä virstanpylväs tapahtui syyskuussa 2014, kun kalifornialaisen startup-yrityksen Made In Spacen rakentama 3D-tulostin matkasi ISS:lle (SpaceX:n Dragon-kapselin kyydissä).

Sen jälkeen Made In Space on laukaissut kiertoradalla olevaan laboratorioon kourallisen muitakin koneita, muun muassa laitteita, jotka valmistavat arvokasta optista kuitua ZBLANia.

Yhtiö kehittää myös Archinaut-nimellä tunnettua avaruuden kokoonpanoteknologiaa, jonka Made In Space visioi auttavan korjaamaan, päivittämään ja tankkaamaan satelliitteja kiertoradalla ja rakentamaan myös kokonaan uusia rakenteita. Viime heinäkuussa NASA myönsi yritykselle lähes 74 miljoonaa dollaria Archinautin kiertoratakokeeseen, joka voi tulla jo vuonna 2022.

Yksityisen avaruussektorin edistysaskeleet ovat myös helpottaneet huomattavasti sen näkemistä, mitä täällä maapallolla tapahtuu. Esimerkiksi sanfranciscolainen Planet-yritys laukaisi ensimmäisen kerran tarkkasilmäiset Dove-maahavainnointisatelliittinsa kiertoradalle vuonna 2013, ja tähän mennessä niitä on lennätetty useita satoja.

Nämä pikkuruiset avaruusalukset, joista kukin on noin leivän kokoinen, ottavat kuvia monenlaisten asiakkaiden käyttöön. Joillakin näistä kuvista on huomattavaa kansallista turvallisuushyötyä; Doves on auttanut analyytikkoja pitämään silmällä esimerkiksi Pohjois-Korean ja Iranin raketti- ja ohjusohjelmia.

Viestintätekniikka harppasi myös eteenpäin 2010-luvulla, Stallmer sanoi ja mainitsi entistä suorituskykyisempien laajakaistasatelliittien laukaisun. Ja paljon suurempia asioita on tulossa tässä suhteessa. SpaceX laukaisi ensimmäiset 120 Starlink-avaruussatelliittia vuonna 2019 ja pyrkii lopulta nostamaan jopa 12 000 tällaista satelliittia ilmaan (mukaan lukien toiset 60 ennen vuoden loppua). Useilla muilla yrityksillä, kuten OneWebillä ja Amazonilla, on samanlaisia tavoitteita. (Näihin suunniteltuihin megatähdistöihin on kuitenkin liittynyt jonkin verran ristiriitoja. Tähtitieteilijät ovat ilmaisseet huolensa siitä, miten Starlink ja vastaavat vaikuttavat heidän havaintoihinsa, ja muut avaruusyhteisön jäsenet ovat huolissaan tällaisten alusten aiheuttamasta avaruusromun vaarasta.)

2010-luvulla myös ISS:n kaupallistaminen lisääntyi. Esimerkiksi teksasilainen NanoRacks, joka auttaa asiakkaita saamaan laitteensa asemalle, sai ensimmäisen jalansijan kiertoradalla sijaitsevassa laboratoriossa vuonna 2010.

NASA on kannustanut tätä suuntausta sekä yksityisen toiminnan lisääntymistä syväavaruudessa. Viimeisen parin vuoden aikana amerikkalainen avaruusjärjestö on esimerkiksi alkanut varata tilaa kaupallisille kuun laskeutujille.

Tieteellisten kokeiden ja teknologiademonstraatioiden toimittaminen kuuhun näillä yksityisillä robottialuksilla auttaa NASAa asettamaan saappaat kuun pinnalle vuoteen 2024 mennessä ja vakiinnuttamaan kestävän inhimillisen läsnäolon maapallon lähimpään naapuriin ja sen ympärille 2020-luvun loppuun mennessä, viraston virkamiehet ovat sanoneet. NASA haluaa jopa yksityisen sektorin auttavan astronauttien kuljettamisessa Kuun pinnalle ja sieltä pois.

Tämä on tietysti vain näyte viime vuosikymmenen edistysaskeleista; niitä on aivan liikaa, jotta niitä voisi käsitellä yksityiskohtaisesti yhdessä jutussa.

Seuraava: Moon Rush: Private Lunar Lander Plans

Driving factors

Several factors are driving such progress, Stallmer said. Yksi suurimmista katalysaattoreista on avaruuteen pääsyn kustannusten lasku.

”Jos ihmiset joutuvat käyttämään 50 prosenttia vähemmän rahaa hyötykuorman laukaisemiseen, se antaa heille mahdollisuuden avata suuremmat markkinat sen kehittämiselle, mitä he voivat tehdä ja rakentaa maassa”, Stallmer sanoi Space.comille.

Ja se, mitä he voivat rakentaa maassa, on yhä tehokkaampaa ja kyvykkäämpää, kun otetaan huomioon elektroniikan jatkuvasti lisääntyvä miniatyrisoituminen, josta Planetin kyyhkyläparvi on hyvä esimerkki. Se auttaa myös siinä, että nämä kaksi puolta – laukaisu ja hyötykuorma – ovat viime vuosina toimineet kasvavassa synergiassa, Stallmer sanoi ja totesi kysynnän ja tarjonnan paremman yhteensovittamisen avaruusalalla.

Avaruusyritykset löysivät myös yhä helpommin yksityistä pääomaa koko 2010-luvun ajan, Stallmer sanoi. Numerot tukevat tätä: Space Angels -pääomasijoitusyhtiön mukaan kaupalliseen avaruussektoriin on sijoitettu 24,6 miljardia dollaria vuodesta 2009 lähtien – ja siitä 5 miljardia dollaria on pumpattu pelkästään vuoden 2019 kolmen ensimmäisen neljänneksen aikana.

Sijoittajien taskut ovat avautuneet ainakin osittain SpaceX:n, Blue Originin ja Virgin Galacticin kaltaisten yritysten koko vuosikymmenen aikana saavuttaman menestyksen ansiosta (jotka lensivät merkkipaaluiksi muodostuneet miehitetyt testilennot suborbitaaliseen avaruuteen joulukuussa 2018 ja helmikuussa 2019). Ja nämä korkean profiilin pioneerit ovat vieneet alaa eteenpäin myös muilla tavoin, Stallmer sanoi.

Tällaiset yritykset ovat inspiroineet ihmisiä perustamaan omia avaruusalan yrityksiä ja myös kylväneet niihin lahjakkuuksia. Esimerkiksi nouseva laukaisuyritys Relativity Space, joka ilmoitti hiljattain keränneensä sijoittajilta 140 miljoonaa dollaria viimeisimmällä rahoituskierroksellaan, perustettiin vuonna 2015 Tim Ellisin ja Jordan Noonen toimesta, jotka ovat Blue Originin ja SpaceX:n alumneja.

Ei niin nopeasti

Mutta kaikki ei ole ollut viiniä ja ruusuja yksityisen avaruuslentotoiminnan kannalta 2010-luvulla. Virstanpylväitä on ollut paljon vaikeampi saavuttaa eräällä erityisen korkean profiilin alalla: ihmisten avaruuslennoissa.

Viitaten Virgin Galactic, jonka tavoitteena on lennättää maksavia asiakkaita suborbitaaliseen avaruuteen ja sieltä pois kuuden matkustajan avaruusaluksellaan SpaceShipTwo:lla. Yhtiö on lähes valmis aloittamaan sen, mutta aikataulu on vuosien varrella siirtynyt huomattavasti oikealle. Vielä vuonna 2004 Richard Branson ennusti, että hänen vasta perustettu yrityksensä aloittaisi kaupallisen avaruusturismitoiminnan vuoteen 2007 mennessä.

Blue Originin New Shepard on suunniteltu kuljettamaan myös ihmisiä, mutta sillä ei ole vielä yhtään miehitettyä lentoa takanaan, vaikka se näyttääkin muuttuvan pian. (New Shepardin aikataulumuutoksista on vaikea sanoa paljon, koska Blue Origin on enimmäkseen välttänyt julkisesti ilmoittamasta tavoitepäivämääriä koko 19-vuotisen historiansa ajan.)

Sitten on miehistöä kuljettavia kiertoratalaitteita. Vuonna 2010 NASA alkoi kannustaa näiden avaruusalusten kehittämistä viraston kaupallisen miehistöohjelman kautta täyttääkseen pian eläkkeelle jäävän avaruussukkulalaivaston saappaat. Syyskuussa 2014 Boeing ja SpaceX nousivat tämän kilpailun suuriksi voittajiksi, ja kumpikin sai monen miljardin dollarin arvoiset sopimukset NASA:n astronauttien kuljettamisesta ISS:lle ja sieltä pois.

SpaceX:n Crew Dragon ja Boeingin Starliner ovat lähiaikoina aloittamassa tätä taksiliikennettä, ehkä vuonna 2020. Mutta sekin on myöhemmin kuin ensisijaiset sidosryhmät olivat toivoneet. Kun NASA:n virkamiehet ilmoittivat SpaceX:n ja Boeingin sopimuksista syyskuussa 2014, he esimerkiksi sanoivat toivovansa, että ainakin toinen näistä kahdesta kapselista olisi valmiina vuoteen 2017 mennessä.

Vastuu näistä viivästyksistä on osittain USA:lla. kongressissa, joka ei rahoittanut kaupallista miehistöohjelmaa riittävästi sen alkuvuosina, sanoi avaruuspolitiikan asiantuntija John Logsdon, joka on valtiotieteen ja kansainvälisten asioiden emeritusprofessori George Washingtonin yliopiston Elliott School of International Affairsissa Washingtonissa, D.C.

Mutta odotus vahvistaa myös yksinkertaista ja raitistavaa todellisuutta tutkimusmatkailusta: ”Ihmisen avaruuslentäminen on vaikeaa”, Logsdon sanoi Space.comille.

Seuraavaa: Avaruusmatkailu:

Lukuiset esimerkit osoittavat tämän. Esimerkiksi Virgin Galacticin edistymistä on hidastanut kaksi kuolemaan johtanutta onnettomuutta, joista toinen tapahtui maassa vuonna 2007 suunnittelu- ja valmistuskumppanin Scaled Compositesin tiloissa ja toinen vuonna 2014 ensimmäisen SpaceShipTwo-ajoneuvon, VSS Enterprisen, rakettikäyttöisen testilennon aikana. SpaceX:n Crew Dragon -kapselia, joka suoritti maaliskuussa historiallisen miehittämättömän esittelylennon ISS:lle, ei enää ole; se tuhoutui kuukautta myöhemmin maatestionnettomuudessa, mikä vei SpaceX:ää jonkin verran taaksepäin.

Juuri tänään (20.12.) Boeingin Starliner-raketti koki ongelmia ensimmäisellä kiertoratalennollaan, miehittämättömällä testilennolla, jonka oli määrä suuntautua ISS:lle. Kapselin ajoitusjärjestelmässä ilmennyt virhe esti tapaamisen, ja Starlinerin on nyt määrä palata Maahan sunnuntaiaamuna (22.12.) saavuttamatta useita tärkeitä testilentotavoitteita.

Mutta nämä yhtiöt työskentelevät tällaisten ongelmien parissa, ja jännittäviä asioita voi hyvinkin olla aivan horisontin takana. Crew Dragonin, Starlinerin, SpaceShipTwo:n ja New Shepardin näkeminen täydessä toiminnassa on tarpeeksi jännittävää. Mutta pian sen jälkeen yksityinen avaruusalus voisi ensimmäistä kertaa kuljettaa ihmisiä syvälle avaruuteen. Loppujen lopuksi SpaceX valmistelee Starship-nimistä 100 matkustajan Marsin asuttavaa alusta, ja japanilainen miljardööri Yusaku Maezawa on jo varannut lennon kuun ympäri, ja sen laukaisuajankohdaksi on suunniteltu vuotta 2023.

”2010-luku oli ’valmistautumista’, ja nyt olemme lähellä valmistautumista”, Logsdon sanoi yksityisistä miehitetyistä avaruuslennoista. ”Toivottavasti vuonna 2020 päästään ’alkuun’.”

• 3D-tulostus avaruudessa: A Photo Gallery
• Reusable Rocket Launch Systems: How They Work (Infographic)
• Starship and Super Heavy: SpaceX’s Mars-Colonizing Transportation System

Toimittajan huomautus: Tämä juttu päivitettiin 20.12. kello 18.00 EST sisällyttämällä siihen uutinen Starlinerin vaikeuksista sen kiertoradalla tehdyllä testilennolla.

Mike Wallin kirja avaruusolentojen elämän etsinnästä, ”Out There” (Grand Central Publishing, 2018; kuvittajana Karl Tate), on nyt saatavilla. Seuraa häntä Twitterissä @michaeldwall. Seuraa meitä Twitterissä @Spacedotcom tai Facebookissa.