KESKUSTELU

Mitä nopeammin saavutetaan suuri nopeus, sitä nopeammin ollaan perillä, luonnollisesti. Jos verrataan vaikka Apollo-alusta ja Smartia, niiden nopeudenmuutos matalalta Maan kiertoradalta Kuun kiertoradalle oli suunnilleen samanlainen. Apollo hoiti homman muistaakseni noin kymmenen minuutin poltoilla ja ajamalla loput ajasta vapaapudotuksella. Aikaa kului muutaman vuorokausi. SMART taas matkasi heikoilla mootoreillaan sen vuoden verran, noin satakertaisesti, koska ei pystynyt tuottamaan vaadittavaa nopeutta nopeasti.

Nimenomaan lyhyillä matkoilla tuo kiihdytyksen nopeus on tärkeä matka-ajan kannalta. Sitten tietysti jos matkataan neljännesvuosisata Plutoon, ei ole niin väliä hoidetaanko kiihdyttelyt ja jarruttelut tunnissa vai vuodessa.

Niinpä juuri, hyvä täsmennys.

Kokonaisliikemäärän muutos oli kyllä Apollo-lennoilla aivan eri luokkaa kuin SMART-1 kuuluotaimella, vaikka nopeuden muutos olikin suurin piirtein sama. Ja se liikemäärämuutos tosiaan hoidettiin kymmenien minuuttien pituusluokkaa olevilla poltoilla, kun taas Smart ilmeisesti poltteli moottoriaan spiraalimaisella, jatkuvasti vähän kasvavalla radalla. Työntövoimahan kemiallisilla raketeilla on tällä hetkellä suurin käytettävissä oleva, kun taas jos aikaa on käytössä enemmän, ionimoottoreilla kyllä saavutetaan suurempi kokonaisliikemäärä.

Jos esimerkiksi Apollo-alukseen kiinnitettäisiin ionimoottori, joka saisi käyttää saman verran ajoainetta kuin Apollo-aluksen kemiallinen moottori käytti aikanaa nedestakaisella matkalla, niin matka pystyttäisiin suorittamaan hyvinkin, ja ajoainetta jäisi vielä varastoonkin... koska samalla massamuutoksella saadaan ionimoottorin suuremman ejektionopeuden ansiosta suurempi liikemäärä.

Kuuhun ionimoottorin varasssa laskeutuminen saattaisi kyllä tehdä vähän heikkoa... ainakin nykypäivänä.

Tottakai on lyhyillä matkoilla parempi, jos saadaan käyttöön suuri liikemäärän muutos pienessä ajassa, koska matkoihinkin menee verraten pieni aika. Kuitenkin pidemmillä matkoilla tosiaan on eduksi saada hyvin pitkäkestoinen työntövoima pienellä ajoaineenkulutuksella, ja se taas hoidetaan ejektionopeutta lisäämällä, ellei sitten haluta ottaa mukaan aivan älytöntä määrää ajoainetta.

Muuten, ihan sivuhuomautuksena. Tähtien Sodan erittäin epärealistisista avaruushävittäjistä TIE-hävittäjissä on ionimoottorit, jopa kaksois-sellaiset (Twin Ion Engine).

Muista myös, että kiihdytyksen hitaus avaruudessa kostautuu myös jarrutusmatkassa.

Jos alukselta kestää puolimatkaan asti saavuttaa täysi matkanopeus, sen täytyy jarruttaa koko loppumatkan ajan, ettei se humahda suoraan kohteesta ohi.

Ei tietenkään kokonaan tarvi jarruttaa, vaan sen verran että kuun painovoima ei vielä nappaa alusta ja paiskaa kenttään. Pitää tähdätä hieman ohi ettei kopsahda.

Star Warsin hävittäjissä oli muuten myös isot gyroskoopit, jotka pitivät alukset "tasossa". Ainakin siinä isossa kiekon muotoisessa pömpelissä oli sellaiset, kun ne yhdessä vaiheessa hajosivat ja alus alkoi heilahdella.

Tällä selityksellä, kun värkin haluaa kääntymään, pitää gyroja kääntää. Helpommin se tapahtuu, kuin törkkäämällä runko täyteen suuttimia että voidaan valita sopiva 90 asteen kulma jolla värkki kääntyy. Tästähän voipi hyvinkin tulla sellainen efekti, että kone kääntyy kuin lentokone.

Ajatteleppa kaksi samassa tasossa pyörivää gyroskooppia, joita yhdistää tanko. Kun molempia kallistaa samaan suuntaan (pyörähdysakseli 90 astetta tangosta) niin tankoon tulee momentti. Kuvitteleppa sitten että nämä gyroskoopit ovat siellä hävittäjän "siivissä". Tee sama temppu ja koko värkki kallistelee niinkuin hornetti. Sitten kun käyttää pyörähdysakselina itse tankoa, niin kone nostaa ja laskee keulaa.

Tietenkin tuosta elokuvasta puuttui sellainen yksinkertainen seikka kuin inertia.


Ionimoottorin pulma oli muuten juuri ajoaineen poistonopeus. Kun kiihdytys tehdään sähkökentällä, niin jännitettä ei voi nostaa määrättömästi tai homma kusee sormille. Lisäksi joku ongelma oli myös siitä, että varautunutta kaasua kertyy moottorin poistoaukolle, jossa se vaikuttaa vielä kiihdyttimen sisällä liikkuvaan kaasuun ja hidastaa sen vauhtia. Toisinsanoen, moottori tahtoo mennä tukkoon.

Nopein ja energiataloudellisin tapa taittaa pitkiä matkoja avaruudessa ei suinkaan ole saavuttaa tietty matkanopeus lyhyellä poltolla ja kulkea sitten suurin osa matkasta sillä nopeudella, ja jarruttaa lopussa... Nopein ja taloudellisin tapa on juurikin kiihdyttää vauhtia puolimatkaan asti ja sitten hidastaa vauhtia samalla teholla. Polttoaineenkulutus kannattaa vähänkin pidemmillä matkoilla mitoittaa siten, että moottori toimii ja tuottaa voimaa koko matkan ajan, suunta vain vaihdetaan keskipisteessä. Sillä tavalla pääsee pisimmälle ja nopeimmin jos käytössä on rajoitettu määrä polttoainetta.

Kuuhun mentäessä ei silti ole hauskaa odottaa kuukausia, jos kyydissä on ihmisiä. Polttoainetta on siis otettava matkaan sen verran, että päästään nopsasti perille ja ekonomiasta siis joustetaan.

Myös maassa olevien kannalta on olennaista, ettei mittaustuloksia tarvitse odottaa tarpeettoman kauan. Rahalla saa ja plasmamoottorilla pääsee.

Tietenkin, uutisen hatarasta olemuksesta huolimatta minä tulkitsisin asian niin, että uudella moottorilla saadaan parempi kiihtyvyys samalla polttoainemäärällä ja ekonomialla. Perille siis päästään nopeammin samalla määrällä löpöä.

Sähköä taas saadaan aurinkokennoilla ja polttokennotekniikkakin on nykyisin edistynyt varsin pieneen kokoon.

Syyksi tuohon parantuneeseen, sanoisinko "hyötysuhteeseen", on ilmeisesti perinteisemmän ionimoottorin tekniset heikkoudet - esimerkiksi se että kun osa kaasun atomeista iskeytyy toiseen kiihdytyselektrodiin, ne varautuvat tämän potentiaaliin ja alkavatkin kiihdyttää päinvastaiseen suuntaan ja törmäilevät muihin ioneihin kulkiessaan vastavirtaan.