Orbiidile erakapitaliga

Tõnu Tuvikene

Kuni viimase ajani loodi kanderakette ja kosmoselaevu ainult valitsuste tellimusel ja rahastati riigieelarvest. Enam nii ei ole, nüüd tegelevad sellega mitmed erafirmad oma raha eest. Kõige kaugemale on jõudnud Ameerika firma SpaceX.

Firma SpaceX (Space Exploration Technologies Corporation) asutas 2002. aasta juunis Elon Musk, 1971. aastal Lõuna-Aafrikas sündinud ja internetiäriga rikkaks saanud mees. Tema eesmärk oli muuta kosmosesse lendamine odavamaks ja ohutumaks kui seni. Hinnatasemest aimu saamiseks kujutage ette, et peate kilogrammise paki Tartust Tallinna vedamise eest maksma üle 10 000 dollari, kusjuures selle kohale toimetanud auto kulub täielikult, nii et järgmise paki veoks tuleb uus osta. Täiesti absurdne olukord, aga just nii on asi siis, kui seda kilost pakki oleks vaja sõidutada 200 kilomeetri kaugusele mitte mööda maad, vaid otse üles - kosmosesse.

Esimene erakanderakett

Mõttele alandada oluliselt kosmosesse jõudmise hinda tuli Elon Musk 2001. aastal, kavandades projekt „Marsi oaas". See nägi ette saata Marsile kasvuhoone ja muudki lasti, ent kavandatu kohaletoimetamise hind oleks olnud suurem kui projekti muud kulud kokku.

SpaceXi loodavate kanderakettide nimeks pandi Falcon, mis eesti keeles tähendab pistrikku. Kokku oli plaanis ehitada kolm „Pistriku" põhitüüpi - Falcon 1, Falcon 5 ja Falcon 9, kuid Falcon 5 väljatöötamisest on praeguseks loobutud. Kõik need on kaheastmelised. Nende tüübitähises olevad numbrid näitavad esimese astme mootorite arvu. Mootorid on loonud ja ehitanud SpaceX ise ning need kasutavad kütusena petrooleumi ja oksüdeerijana vedelat hapnikku.

Falcon 1 on mõeldud tehiskaaslaste Maa-lähedasele orbiidile toimetamiseks ning üldise kontseptsiooni kontrollimiseks, et kasutada sellel väljatöötatud komponente ja konstruktsioone ka järgmistel mudelitel. Märgatavat hinnalangust see kanderakett ei anna. Kanderaketi Falcon 1 esimesel astmel on üks Merlin-tüüpi, teisel astmel Kestrel-tüüpi rakettmootor. Erinevalt järgmistest mudelitest on Falcon 1 puhul korduvalt kasutatav vaid esimene aste, mis laskub pärast vähem kui kolm minutit kestva rakettmootori töö lõppemist pinnale langevarjuga. 200 kilomeetri kõrgusele orbiidile suudab see kanderakett toimetada sõltuvalt mudelist 400-1000 kilogrammise koorma.

Kõik senised sedasorti kanderaketid on startinud ja teadaolevad tulevased stardid toimuvad Vaikses ookeanis Marshalli saarestikus asuvalt Kwajaleini atollilt. Kwajaleini atolli on Ameerika Ühendriigid varem kasutanud mitmesugusteks raketikatsetusteks, tehiskaaslasi saadetakse sealt välja esmakordselt. Peale selle on võimalik kasutada ka Vandenbergi ja Cape Canaverali baase.

Pärast mitmeid edasilükkamisi startis Falcon 1 esimest korda 24. märtsil 2006, orbiidile kavatseti viia USA õhujõudude uurimistehiskaaslane. Paraku tabas üritust ebaõnn, mootoririkke tõttu lõppes lend juba 23 sekundit pärast starti ja ülesanne jäi täitmata. Ebaõnnestusid ka ligi aasta hiljem teine ning 2008. aasta augustis kolmas katse tehiskaaslasi orbiidile viia. See-eest vaid veidi üle kuu aja hiljem, 28. septembril 2008 aset leidnud start oli edukas. Kuna eelmised äpardused olid asjaosalisi ettevaatlikuks teinud, oli tookord raketi koormaks tegeliku tehiskaaslase asemel üksnes testkeha. See oli üldse esimene täielikult erakapitalil, riigi raha kaasamata loodud vedelkütusel töötava kanderaketi edukas start maailmas. Edukas oli ka viies ja praeguseks viimane Falcon 1 start 14. juulil 2009. Siis viidi orbiidile juba tõeline tehiskaaslane - Malaisia kaugseiresatelliit RazakSAT.

Tööd paistab Falcon 1 raketile ka edaspidi jätkuvat. Näiteks on Ameerika firma Orbcomm sõlminud SpaceXiga lepingu koguni 18 sidetehiskaaslase üleslennutamiseks aastatel 2010-2014.

Võimsaim pistrik

2005. aastal teatas SpaceX, et alustab märksa võimsama kanderaketi Falcon 9 väljatöötamist. Eelkäijast oluliselt suuremal raketil Falcon 9 - kõrgus 50-54 meetrit 21meetrise Falcon 1  vastu - on ka teine aste korduvalt kasutatav ning esimesel astmel on ühe asemel koguni üheksa Merlin-tüüpi mootorit. See tõstab lisaks kandevõimele tublisti ka Falcon 9 töökindlust, sest start võib olla edukas isegi siis, kui mõni mootor mingil põhjusel rikki läheb. Teisel astmel on üks Merlin-mootor. Falcon 9 kasutamisel väheneb oluliselt ka massiühiku orbiidile toimetamise hind, ühe kilogrammi viimise eest 200 kilomeetri kõrgusele orbiidile tuleks maksta esialgu vaid kolm tuhat dollarit Falcon 1 ligi 12 000 dollari vastu. Aja jooksul lubab firmajuht Elon Musk selle vähendada koguni tuhande dollarini. Hinna alandamiseks pole leitud mingit üksikut meetodit, vaid see on tema sõnul saavutatud „... kosmosetööstuses äri tegemise paradigma muutmise tulemusena". Oluline osa on selles ka tehnika korduvkasutusel ja väikesearvulisel töötajaskonnal - veidi üle 800 inimese. Ei tohi siiski unustada, et ka NASA lootis kosmosesüstiku loomisega kosmoselendude hinda oluliselt vähendada, välja tuli aga vastupidi.

Maa-lähedasele orbiidile suudab Falcon 9 viia umbes kümnetonnise, geostatsionaarsele üleminekuorbiidile aga ligi viietonnise koorma.

Nagu kosmosetehnika puhul tavaline, on ka Falcon 9 starti korduvalt edasi lükatud. Järjekordsest stardiajast on selle jutu kirjutamise ajal, detsembri alguses, teada niipalju, et see ei toimu enne 2. veebruari 2010. Stardipaigaks on igati soliidne USA Florida osariigi Canaverali neemel asuv õhujõudude baas, kust stardivad ka näiteks kosmosesüstikud ja üldse enamik USA kosmosetehnikast. Kasutatakse nüüdseks juba ajalooks saanud kanderakettide Titan 4 modifitseeritud stardiplatvormi. Alternatiivsed Falcon 9 üleslennutamise kohad on Vandenbergi õhujõudude baas Californias ning juba Falcon 1 startideks kasutatav Kwajaleini atoll Vaikses ookeanis. Viimane sobib oma ekvaatorilähedase asukoha tõttu eriti hästi tehiskaaslaste lennutamiseks geostatsionaarsele orbiidile.

Kanderaketile Falcon 9 võib lisada kaks kiirendusastet, üks ühele, teine teisele poole esimest astet, see versioon kannab nime Falcon 9 Heavy (ingl heavy - raske). Kiirendusastmetel on üheksa Merlin-tüüpi mootorit. Falcon 9 Heavy suudab viia 200 kilomeetri kõrgusele orbiidile koguni 29,6tonnise, geostatsionaarsele üleminekuorbiidile aga kuni 15tonnise lasti.

Draakoniga orbitaaljaama

Peale kanderakettide tegemise on SpaceX pööranud oma pilgu ka sellele, mida nendega kosmosesse viia. Välja on töötatud korduvalt kasutatav koonusekujuline kosmoselaev Dragon (Draakon), millega võib orbiidile viia nii kaupa kui ka kuni seitse astronauti. Pärast ülesande täitmist maandub Dragon langevarjude abil vette. Orbiidile võib Dragoniga toimetada kuuetonnise lasti, tagasi Maale tuua poole vähem.

Algust tehakse muidugi kaubaveoga, mille sihtmärk on vastavalt NASAga 23. detsembril 2008 sõlmitud lepingule rahvusvaheline orbitaaljaam (International Space Station, ISS). Selle järgi peab SpaceX pärast edukaid katselende tegema ajavahemikul 2010-2015 kaksteist lendu ja toimetama kohale kokku vähemalt 20 tonni kaupa. SpaceX ja firma Kistler Aerospace valiti NASA koostööpartneriks juba 2006. aasta suvel. Kuna viimatimainitu ei suutnud täita võetud kohustusi, asendati see 2008. aasta algul firmaga Orbital Sciences, kuid viimane jääb SpaceXst ajagraafiku poolest selgelt maha.

Dragon on varustatud standardse mehhanismiga põkkumiseks orbitaaljaama Ameerika moodulitega. Seda on juba katsetatud kosmosesüstiku abil 2009. aasta suvel. Orbitaaljaamaga põkkamiseks haaratakse Dragon pärast piisavalt lähedale jõudmist selle robotkäpaga. Siis avavad astronaudid luugi ja tassivad saabunud varustuse orbitaaljaama. Robotkäpa kasutamine hoiab kokku seadmete pealt, mis muidu oleks tulnud Dragonile lõplikuks põkkumiseks täiendavalt paigutada. Esialgu maisteks katsetusteks ehitatud Dragoni mudel lendab kosmosesse juba Falcon 9 esimese lennuga. Sellele järgneb teisel lennul tõelise, manööverdamis- ja maandumisvõimelise Dragoni orbiidile viimine. See on miinimum, millega Elon Musk lubab enne 2010. aasta tänupüha hakkama saada. Järgnevalt katsetatakse orbitaaljaamale lähenemist ja seejärel põkkutakse sellega. SpaceXi peakorteris on alustatud juba NASA astronautide väljakoolitamist.

Peale rahvusvahelisse orbitaaljaama lendamise on Dragonit kavas kasutada ka muudel eesmärkidel, näiteks pakkuda seda teistele firmadele eksperimentide tegemiseks kosmoses. Sellisel juhul nimetatakse kosmoselaeva DragonLabiks.

 

TÕNU TUVIKENE (1952) on Eesti Hariduse ja Teaduse Andmesidevõrgu EENet programmeerija. Lõpetanud Tartu Ülikooli astrofüüsikuna 1975. Kuni aastani 1988 oli Tartu Observatooriumi insener ja nooremteadur tähtede füüsika uurimisel. Seejärel töötanud arvutite alal, juhatanud Tartu Tähetorni astronoomiaringi ning populariseerinud astronoomiat ja kosmonautikat. Üle viiekümne aimekirjutise autor, kogumiku Universum (1997) kaasautor.

kosmoselend

Rahvusvahelise Aeronautika Föderatsiooni (pr Fédération Aéronautique Internationale, FAI) definitsiooni põhjal algavad kosmoselennud 100 kilomeetri kõrguselt. Selle piiri pakkus välja Ungari päritolu USA teadlane Theodore von Kármán (1881–1963), sest see vastab umbkaudu kõrgusele, millest alates on atmosfäär juba nii hõre, et seal lendamiseks ei piisa enam aerodünaamilisest tõstejõust.

Lisainfo:
  1. FAI ­ veebileht
  2. Tõnu Tuvikene. Turistina kosmoses. Horisont 5/2008.

ISS

Rahvusvaheline Orbitaaljaam ISS (International Space Station) on rahvusvaheline kosmosejaam, mille kavandamist alustati 1980. aastatel USA-s Freedomi-nimelise orbitaaljaamana; rahapuudusel jätkati jaama ehitamist koos teiste riikidega juba ISS-i nime all. Projektis osalevad lisaks USA-le Euroopa Kosmoseagentuur, Jaapan,  Kanada, Itaalia, Brasiilia, Venemaa.
Esimene meeskond saabus orbitaaljaama 2. novembril 2000. Sealt alates on ISS olnud pidevalt mehitatud ning seda on pidevalt laiendatud.

Lisainfo:
  1. Tõnu Tuvikene, Orbitaaljaam laieneb rahvusvahelises koostöös, Horisont 6/2007.
  2. Tõnu Tuvikene, ISS – rahvusvaheline orbitaaljaam, Horisont 4/2001.

astronoomia

Astronoomia on teadus, mis uurib kõike meie maakerast väljapoole jäävat.

look

Look on kõige muu hulgas ka võrdlemisi harva esinev optiline nähtus, mis on seotud halodega. Tekib, kui kuuetahuliste kristallide teljed on orienteeritud horisontaalselt ja võnguvad või pöörlevad veidike selle asendi umber. Plaadikujuliste kristallide asemel (halo korral) on looga puhul ülekaalus pulgakujulised.

Titan

Titan - Saturni suurim kuu, mille avastas 25. märtsil 1955 hollandlane Christiaan Huygens. Päikesesüsteemi ainuke kuu, millel on tihe, valdavalt lämmastikust koosnev atmosfäär. Ganymedese järel suuruselt teine kaaslane Päikesesüsteemis, läbimõõduga umbes 5150 km.