Suuret ilmalaivat voisivat olla jo yleisiä, ellei vanhoissa malleissa käytetyn vetykaasun onnettomuusalttius olisi säikyttänyt ihmisiä pitkäksi aikaa.



Julkaistu Tiede -lehdessä 3/2010

Kun Yhdysvaltain armeijan neljä Douglas World Cruiser -kaksitasoa ensimmäisinä lensivät maapallon ympäri vuonna 1924, operaatio oli valtava ja vei 175 päivää. Sen teki mahdolliseksi tehokas huoltokoneisto, joka oli kuljettanut 30 varamoottoria eri puolille maailmaa.

Saavutus enteili globaalin lentomatkailun aikaa, jolloin suurten lentoyhtiöiden reitit ja organisaatiot kattavat koko maailman.

Vielä 1920- ja 1930-luvuilla ei kuitenkaan ollut lainkaan selvää, kenelle ilmojen herruus kuuluisi. Lentokoneen kanssa kilpaili nimittäin tasapäisesti ilmalaiva. Esimerkiksi LZ 127, Graf Zeppelin, kiersi vuonna 1929 maapallon vaivattoman kiireettömästi 21 päivässä.

Ilmalaiva oli hitaampi kuin lentokone mutta paljon nopeampi kuin laiva, ja tekniikaltaan se oli monessa suhteessa lentokonetta yksinkertaisempi. Sen matkustajatilat saattoivat tarjota ylellisyyttä, jonka kanssa lentokone ei kyennyt kilpailemaan. Rahtiliikenteessä ilmalaiva lupasi lentokonetta edullisempia kuljetuksia.

Mutta ilmalaivojen kehitys pysähtyi kuin seinään vetykaasua käyttävän zeppeliini Hindenburgin tuhoutuessa tulimerenä filmikameroiden edessä toukokuussa 1937.

Se oli suuri vahinko ilmailulle. Jos ilmalaivojen tekninen kehitys olisi jatkunut, niistä olisi tullut lentokoneita sopivampia moneen tarkoitukseen. Nyt tämä on vähitellen oivallettu uudestaan. Ilmalaivat ovat palaamassa.


Vetyilmailua jo 1700-luvulla

Vetykaasuun perustuva ilmailu alkoi elokuussa 1783, kun ranskalainen matemaatikko Jacques Alexandre César Charles lähetti matkaan pienen vetypallon Pariisin Mars-kentältä, aivan sen paikan vierestä, jossa nykyisin seisoo Eiffelin torni. Kun pallo laskeutui 45 minuutin kuluttua 21 kilometrin päähän Gonessen kylään, kauhistuneet maalaiset repivät sen riekaleiksi heinähangoilla.

Saman vuoden joulukuussa Charles ja avustaja nousivat itse ilmaan Tuileries’n puutarhasta suuremmalla pallolla ja pääsivät puolen kilometrin korkeuteen. Avustaja jäi kyydistä 40 kilometrin lennon jälkeen, jolloin Charles lähti uudestaan ja saavutti 2-3 kilometrin korkeuden.

Charles ei kuitenkaan saanut kunniaa historian ensimmäisenä todellisena ilmapalloilijana, sillä jo syyskuussa oli Montgolfier-veljesten Aérostat Réveillon -pallolla lentänyt muuan lammas nimeltään Montauviel sekä nimettömät ankka ja kukonpoika.

Seuraavan vuoden maaliskuussa Jean-Pierre Blanchard kokeili ohjattavaa vetypalloa, jossa oli airojen tapaan liikuteltavat siivet. 1851 Henri Giffard patentoi ensimmäisen höyrymoottorikäyttöisen ilmalaivan. Ranskan armeijan La Francea vuodelta 1884 pidetään ensimmäisenä ilmalaivana, jota pystyttiin täysin ohjaamaan peräsimen avulla. Se on mielenkiintoinen myös sikäli, että siinä oli sähkömoottori.


Zeppelin vei kulta-aikaan

Ilmalaivoilla oli siis 1900-luvulle tultaessa jo pitkä historia, ja niitä pidettiin yleisesti lupaavampina kuin lentokoneita. Vuosisadan vaihteessa perustettiin ilmalaivayhtiöitä eri maissa: esimerkiksi saksalainen Schütte-Lanz ja Luft-Fahrzeug-Gesellschaft sekä italialainen Forlanini. Ilmalaivailun vei kulta-aikaan saksalainen kenraali ja kreivi Ferdinand von Zeppelin, jonka jäykkärunkoinen LZ 1 teki neitsytlentonsa vuonna 1900.

Zeppelin perusti 1908 ilmailun edistämiseksi Zeppelin-säätiön. Lisäksi hänellä oli ilmalaivoja rakentava yhtiö Luftschiffbau-Zeppelin ja niitä käyttävä yhtiö Deutsche Luftschiffahrts A.G. eli DELAG, joka hoiti sekä matkustaja- että postiliikennettä. Ensimmäiset matkustajalennot tehtiin Zeppelin LZ 27:llä
1910. Kaksi vuotta myöhemmin aloitettiin säännölliset ulkomaanlennot LZ 13:lla.

Tuon ajan lentokoneisiin verrattuna varhaisten ilmalaivojen saavutukset olivat häikäiseviä. Esimerkiksi marraskuussa 1917 Zeppelin L 59 teki välilaskuttoman lennon Jambolista Bulgariasta Sudanin Khartumiin ja takaisin neljässä päivässä mukanaan 14 tonnia rahtia ja 22 hengen miehistö.

Vuonna 1919 brittiläisen William Beardmoren HMA R34 ylitti Atlantin 103 tunnissa ja tankkauksen jälkeen palasi takaisin 75 tunnissa. Vuonna 1926 Umberto Nobile lensi ensimmäisenä pohjoisnavan yli vetyilmalaivalla nimeltä Norge.

1930-luvun puolivälissä melkein sata matkustajaa kuljettavat zeppeliinit lensivät säännöllisesti Atlantin ylitse Pohjois- ja Etelä-Amerikkaan kuljettaen mukanaan tonneittain postia ja arvorahtia. Kun Graf Zeppelin purettiin 1940, se oli lentänyt urallaan lähes puolitoista miljoonaa kilometriä. Vuonna 1931 se oli tehnyt jopa tutkimusmatkan pohjoisnavalle.


Hindenburgiin piti tulla heliumia

Graf Zeppelinin rinnalle oli suunniteltu toista samanlaista, jonka tunnus olisi ollut LZ 128. Brittiläisen ilmalaivan R 101:n 48 henkeä vaatinut onnettomuus Ranskassa vuonna 1930 sai Zeppelin-yhtiön tässä vaiheessa epäröimään tulenaran vetykaasun käyttöä. Niin päädyttiin suunnitelmaan, että LZ 129 Hindenburgissa käytettäisiin nostokaasuna heliumia.

Politiikka tuli kuitenkin hyvän suunnitelman tielle. Natsien Saksa oli Yhdysvaltain kauppasaarrossa, eikä niin suurta määrää heliumia saatu hankittua mistään muualta. Niin myös Hindenburgista tehtiin vetyalus. Tämä päätös tuotti onnettomat seuraukset koko ilmalaivateknologian tulevaisuudelle.


Vanhojen zeppeliinimiesten unelma ei koskaan kuollut.



Vetypalo lamautti alan

LZ 129 Hindenburg ja sen sisarlaiva LZ 130 Graf Zeppelin II ovat suurimmat koskaan rakennetut ilma-alukset. Niiden pituus oli melkein 250 metriä, kolminkertainen verrattuna Boeing 747 -jumbojettiin. Niiden maksiminopeus oli 135 kilometriä tunnissa.

Hindenburg kuljetti enimmillään 76 matkustajaa ja 61 hengen miehistön. Se lensi vuonna 1936 Atlantin yli 17 kertaa ja 1937 kahdesti. Se tuhoutui Yhdysvalloissa Lakehurstissa ollessaan laskeutumassa 6. toukokuuta 1937. Kaikkiaan 13 matkustajaa, 22 miehistön jäsentä ja yksi kenttähenkilöstön jäsen menehtyi.

Katastrofin välitön syy oli tuliherkän vetykaasun syttyminen. Syttymissyystä on esitetty monia teorioita. Yksi uskottavimmista on aluksen rungon pinnoitteen staattinen sähkö. Mutta se ei ehkä ole olennaista. Jo R 101:n niin ikään arvoitukseksi jäänyt tuho kertoi siitä, että vedyn käyttäminen matkustajailmalaivan nostokaasuna oli onnettomuuden kutsumista.

Hindenburgin tuhofilmi levisi maailman ympäri elokuvateatterien välittämänä. Kolme vuotta myöhemmin LZ 127 ja LZ 130 purettiin ja niiden alumiini käytettiin sotateollisuuden tarpeisiin. Toisen maailmansodan aikana lentokone kehittyi niin paljon, että siitä oli luonteva jatkaa myös siviilipuolella sodan jälkeen.


Kuin feeniks-lintu tuhkasta

Vanhojen zeppeliinimiesten unelma ei kuitenkaan koskaan kuollut. Jopa kreivi Zeppelinin yhtiö sinnitteli hengissä rakentamalla muun muassa autojen osia. Syksyllä 2001 sen eräs tytär, Zeppelin Luftschifftechnik (ZLT), alkoi ensimmäistä kertaa melkein kuuteenkymmeneen vuoteen tarjota ilmalaivalentoja uudella aluksellaan SN 02 Bodensee.

Kun Hindenburg oli tilavuudeltaan 0,2 miljoonaa kuutiometriä, Bodensee ja sen sisaralukset ovat vain 8 225-kuutioisia. Ne kantavat vain 14 matkustajaa, ja ne on suunniteltu pelkästään lyhyille lennoille. Päätarkoituksena onkin osoittaa uuden tekniikan käyttökelpoisuus, ja sen ne ovat jo tehneet.

Yksi tärkeimmistä muutoksista on, että alukset ovat heliumtäytteisiä, joten Hindenburgin kauhukuvat eivät voi toistua. Niiden runkorakenne perustuu muovikomposiitteihin ja alumiiniin, ja runko on osittain joustava.

Rungon sisällä oleva kaasusäiliö on pehmeä kolmikerroksinen laminaattisäkki ja koostuu polyvinyylifluoridista, polyesterikankaasta ja polyuretaanista. Ohjaus on modernien lentokoneiden tapaan elektroninen, ja ohjaajalla on ruorin sijasta sauvaohjain. Maksimikuorma on 1 900 kiloa.


Tehtäviä eri puolilla maailmaa

Vuonna 2005 ZLT myi Japaniin yhden aluksen, jota on käytetty turistien lennättämiseen, ja yhden vuokrasi tutkimuskäyttöön DeBeersin timanttiyhtiö Botswanassa. Tutkimusalusta tarvittiin etsimään geofysikaalisin mittauk¬sin kimberliittipiippuja: vanhoja tulivuoren purkauskanavia, joissa voi olla timantteja. Kaksi vuotta myöhemmin yksi alus myytiin Kaliforniaan.

Vuonna 2007 DeBeers kertoi haluavansa ottaa ilmalaivan käyttöön myös Kanadassa, missä vaikeakulkuisuus tekee monilla alueilla maasta käsin tutkimisen hankalaksi. Yhtiö kehui laivaa paljon paremmaksi kuin lentokone tai helikopteri, joiden moottorien tärinä haittaa herkkiä mittalaitteita. Laivaa lennettiin öisin, jolloin tuuli on hiljaisempi. Sen avulla saatiin tarkkuudeltaan loistavia mittaustuloksia. Ilmalaiva kartoitti kuukaudessa noin 800 neliökilometriä eli neljäkymmentä kertaa suuremman alan kuin maassa liikkuva tutkimusryhmä.

DeBeersin alusta kohtasi syksyllä 2007 onnettomuus: se irtosi myrskyssä kiinnityksestään ja vahingoittui pahoin. Maailmassa oli tuolloin vain kolme tällaiseen työhön sopivaa zeppeliiniä, ja ne kaksi muuta oli jo varattu Japanissa ja Saksassa muuhun käyttöön. Siksi DeBeersin ilmalaivaohjelma päättyi. Saadut kokemukset kuitenkin viittaavat siihen, että kun näitä aluksia ilmaantuu tarjolle enemmän, käyttöä kyllä löytyy.

ZLT on jo ilmoittanut suunnitelmista rakentaa hieman suurempi 19-paikkainen alus NT 14, jonka tilavuus olisi miltei kaksinkertainen, 14 000 kuutiota.

Vuonna 2007 erästä ZLT:n alusta käytettiin menestyksellisesti tutkimusprojektissa, jossa selvitettiin Maan ilmakehän kaasukoostumusta.


Tulevaisuus tavarankuljetuksessa

Ilmalaivojen suuri tulevaisuus ei ole matkustajaliikenteessä vaan raskaina rahtareina ja työalustoina. Tällaisissa tehtävissä niiden ohjattavuus on parempi kuin lentokoneen, ja ne pystyvät liikkumaan hitaasti tai pysyttelemään paikallaan turvallisemmin kuin helikopterit. Vety korvataan heliumilla, joten kaasupalonkaan vaaraa ei ole. Koska noste tai ainakin iso osa siitä tulee kaasusta, ilmassa pysymiseen ei tarvita paljon polttoainetta. Nykytekniikalla kaasusäiliö voidaan tehdä sellaiseksi, että se puhkeamistilanteessa sulkee itsensä.

Perinteisen ilmalaivan sijaan tällaisiin tehtäviin suunnitellaan varsinkin hybridialuksia, jotka hyödyntävät heliumin lisäksi myös aerodynaamista nostetta ja suunnattua ilmasuihkua niin kuin pystysuoraan nousevat vtol-lentokoneet.

Esimerkiksi Yhdysvaltain puolustusvoi¬mien tutkimusorganisaatio Darpa rahoitti taannoin Walrus Hula -hanketta (Hybrid ultra large aircraft). "Mursun" piti pystyä lentämään miltei maapallon ympäri kantaen 500-1 000 tonnin kuormaa. Kongressi kuitenkin leikkasi hankkeen budjetista 2006.

Nyt projekti on herännyt henkiin uudessa hahmossa. Asialla on yhdysvaltalais-kanadalainen konsortio, jossa on mukana muun muassa Boeing-yhtiö. Skyhook JHL-40 Hlv:n
(Heavy lift vehicle) ensilento on suunniteltu vuodelle 2014. Se olisi eräänlainen ilmojen hinaaja, joka nostaisi vaijereilla 30-40 tonnin taakkoja ja kuljettaisi niitä muutaman sadan kilometrin matkoja. Skyhook-ilmalaivan ulkomitat olisivat nykytietojen mukaan 92 x 66 x 36 metriä.


Sopisi myös metsätöihin

Olen herättänyt hilpeyttä työtoverieni keskuudessa Metsäntutkimuslaitoksessa ennustamalla, että vielä tämän sukupolven aikana ilmalaivoja nähdään metsätöissä. Suometsien puunkorjuu on muodostumassa ongelmaksi, kun oikeita jäätalvia ei enää ole ja pehmeässä syvälle uppoavat korjuukoneet vahingoittavat puiden juuria.

Nykyisen korjuuketjun harvesterin ja kuljetusyksikön voisi korvata ilmassa kelluvalla työalustalla. Riittävän nosteen kevyelle harvesterikouralle antaisi muutama tuhat kuutiota heliumia eli pienehkö Skyhook-tyyppinen alusta. Harvesterin ympärillä pörräisi joukko pieniä kauko-ohjattuja kuljetusyksiköitä.

Tällainen korjuuketju sopisi metsänhoitotöihin myös luonnonsuojelualueilla ja saaristossa sekä muissa aroissa kohteissa. Itse asiassa Yhdysvaltain metsähallinto suunnitteli raskaisiin siirtotöihin sen tyyppistä laitetta jo 1980-luvulla, mutta tekniikka ei vielä ollut kypsää ja onneton pellepeloton-härveli PA-97 Helistat tuhoutui onnettomuudessa 1986.

Erkki Kauhanen on valtiotieteen tohtori
ja tiedetoimittaja, joka työskentelee Metsäntutkimuslaitoksen viestintäpäällikkönä.




Miksi aluksi käytettiin vetyä

Vety on kevein alkuaine, joten vetykaasu antaa parhaan mahdollisen nostovoiman. Helium, joka on toiseksi kevein, jää 93 prosenttiin siitä. Vedyn ja ilman seos kuitenkin syttyy ja räjähtää herkästi, joten voi ihmetellä, miksi vety valittiin alkuaikojen ilmalaivoihin turvallisen, palamattoman ja muutenkin reagoimattoman jalokaasun heliumin sijasta.

Syyt ovat historiallisia. Vety löydettiin jo 1760-luvulla, he¬lium vasta 1800-luvun lopulla. Lisäksi vetyä saa runsain mitoin esimerkiksi vedestä, mutta harvinaisena pidetyn heliumin käyttöä alettiin vähitellen pohtia vasta, kun sitä 1900-luvun alussa oli löydetty tietyistä yhdysvaltalaisista maakaasuesiintymistä. Vielä toisen maailmansodan aikaan heliumia saivat vain Yhdysvaltain liittolaiset.

Ruotsissa työntekijät avaavat jo oven kädessä olevalla sirulla.

Tukholmassa sijaitseva teknologia-alan yritysten toimisto Epicenter alkoi kaksi vuotta sitten asentaa työntekijöidensä käsiin siruja. Niillä työntekijät voivat esimerkiksi avata työpaikalla ovia, kirjautua tietokoneille tai maksaa lounaan, kertoo Helsingin Sanomat jutussaan.

Istute toimii kuin mikä tahansa siru uimahallien rannekkeissa tai työpaikkojen kulkuluvissa. Sitä ei vain tarvitse muistaa pitää mukana.

Tänä kesänä Yhdysvalloissa seurattiin esimerkkiä. Wisconsinilainen yritys asennutti sirun kymmenille työntekijöilleen.

Terveydenhoidossa erilaisia implantteja on käytetty jo pitkään. Uutta ruotsalais- ja amerikkalaisyrityksessä on käyttää istutteita muuhun kuin terveystarkoituksiin.

Kysely

Ottaisitko tunnistesirun ihosi alle?

Kun kelloa ei ollut, auringon asema kertoi, milloin syödään

Ilmansuunnilla on ollut suuri merkitys entisajan ihmisten elämässä. Niiden mukaan on valittu asuinpaikat ja katsottu kulkureitit. Kun ei vielä tunnettu karttoja eikä kompasseja, määriteltiin suunnat taivaankappaleiden ja muiden luonnonilmiöiden mukaan.

Öisen tähtitaivaan kiintopiste oli Pohjantähti eli Pohjannaula. Se näytti olevan tukevasti kiinni taivaan pohjassa. Taivas kuviteltiin kupumaiseksi kanneksi, joka pyöri hitaasti Pohjantähden ympäri. Tähden suunta oli pohjoinen tai länsimurteissa pohjainen. Pohja on ikivanha indoeurooppalainen laina. Se on alkuaan tarkoittanut peräosaa tai takaosaa.

Auringolla on ollut tärkeä rooli ilmansuuntia nimettäessä.

Itä kuuluu yhteen itää-verbin kanssa ja viittaa suuntaan, josta aurinko nousee eli ikään kuin itää aamulla.

Koillisen kantasana koi on perintösana, joka tarkoittaa sarastusta.

Länsi on ilmeisesti alavaa maata merkitsevän murteellisen lansi-sanan muunnelma, joka ilmansuunnan nimenä viittaa matalalle painuneeseen aurinkoon.

Luode-sanan alkuperä on epäselvä, mutta se voi olla ikivanhan heittämistä merkitsevän luoda-verbin johdos ja tarkoittaa suuntaa, jonne aurinko lopulta katoaa.

Louna tai lounas on alkuaan merkinnyt päivää ja päivänvaloa ja sitten myös ateriaa, joka on nautittu puolipäivän maissa. Kun ei ollut kelloja, piti eri tahoille hajaantuneen työväen katsoa auringosta, milloin oli yhteisen aterian aika. Tärkeä suunta sai nimekseen lounas tai lounainen.

Etelä on vanhaan perintösanastoon kuuluvan esi-sanan johdos ja tarkoittaa sananmukaisesti edessä olevaa paikkaa. Asumusten oviaukot avattiin mielellään lämpimimpään ilmansuuntaan, jossa aurinko oli korkeimmillaan. Etelä oli siis suunta, joka oli pirtistä ulos astuttaessa oven edessä.

Kaakko on siinä mielessä poikkeus, ettei se liity taivaankappaleisiin vaan vesilintujen ikiaikaisiin muuttoreitteihin. Se oli upeasti kailottavien kaakkolintujen eli kuikkien ja kaakkurien tulosuunta keväällä.

Nykyään ilmansuuntien ja niiden nimien järjestelmä näyttää selvältä, mutta se ei ole syntynyt itsestään. Murteissa nimityksiä on paljon enemmän, ja samojenkin nimitysten merkitykset vaihtelevat.

Tähän moninaisuuteen kyllästyi Elias Lönnrot, joka kehitti suomea sivistyskieleksi 1800-luvulla. Hän valikoi sopivat termit ja esitteli ne Mehiläinen-lehdessään. Niitä me käytämme edelleen.

Kaisa Häkkinen on suomen kielen emeritaprofessori Turun yliopistossa.

Julkaistu Tiede-lehdessä 10/2017