Näytetään tekstit, joissa on tunniste Aalto-1. Näytä kaikki tekstit
Näytetään tekstit, joissa on tunniste Aalto-1. Näytä kaikki tekstit

keskiviikko 15. huhtikuuta 2015

Sähköpurjekolumni 34

(Kyseisen Avaruusluotain-lehden numeron teemana oli avaruustekniikan epäonnistumiset.)

Kuten tunnettua, ESTCube-1:n liekakoe epäonnistui. Virolaisten rakentama satelliitti toimi, mutta meidän liekarullamme ei jaksanut pyöriä joten sähköpurjelieka ei avautunut ja sähköpurje-efekti jäi mittaamatta.

Elokuussa 2012 ESTCUbe-1 -tiimi sai tarjouksen ilmaisesta laukaisusta, jos satelliitti luovutetaan jo tammikuussa 2013 eikä toukokuussa kuten siihen asti oli suunniteltu. Tarjous hyväksyttiin koska siten säästettiin rahaa. Aikataulun nopeutuminen lähes puolella aiheutti valtavan kiireen. Täristystestiä ehdittiin kuitenkin tekemään, ja siinä liekarulla alkoi odotusten vastaisesti pyöriä jonkin rullamoottorin sisäisen resonanssin takia. Tuon estämiseksi improvisoitiin rullalle laukaisulukko. Uutta täristystestiä ei kuitenkaan ehditty tehdä. Uudessa testissä olisi todennäköisesti paljastunut että rullan liukurenkaaseen syntyy tärinässä pieni kuoppa paikkaan jossa sähköisen kontaktin antava läystäke painaa sitä, ja että melko heikkovoimainen magneetiton pietsomoottorimme ei jaksa vääntää läystäkettä ylös kuopasta. Tämä huomattiin myöhemmin Aalto-1:n liekakoetta rakennettaessa ja se korjattiin ripustamalla läystäke omalla laukaisulukollaan irti liukurenkaasta.

ESTCube-1 jaksoi toimia lähes pari vuotta. Huolimatta satelliittiin jääneestä magneettisesta epäpuhtaudesta se saatiin lopulta pyörimään jopa 2 kierrosta sekunnissa, mikä saattaa olla satelliittien epävirallinen maailmanennätys. Myös sähköpurjekokeeseen kuulunut elektronitykki toimi. Tämä kaikki on erittäin rohkaisevaa seuraavia missioita ajatellen. Lopulta satelliitti sammutettiin, kun aurinkopaneelien ikäännyttyä se ei enää pystynyt tuottamaan riittävästi sähköä toiminnan jatkamiseen ja satelliitista oli jo saatu kaikki oppi mitä se pystyi antamaan.

Seuraava liekakoe lentää Aalto-1 -satelliitin mukana loppuvuodesta, ja se luovutettiin aaltolaisille pääsiäisen alla. ESTCube-1 -kokeen tunnetut ongelmat on korjattu ja testejä on tehty enemmän. Kokeessa on myös mukana enemmän diagnostiikkaa, eli jos jotain kaikesta huolimatta menee pieleen, pystymme paremmin haarukoimaan vikaa.

Vaikka jokaisen kokeen kohdalla toivotaan ennakko-odotukset ylittävää ihmesuoritusta, tilastollisesti ajatellen kokeiden ajoittainen epäonnistuminen on tyypillistä tehokkaalle ja järkevälle toiminnalle. Juuri tänään luin että SpaceX oli jälleen epäonnistunut kantorakettinsa palauttamisessa, vaikka toki lento onnistui siinä mielessä että asiakkaan hyötykuorma pääsi perille. Aikanaan myös esimerkiksi Neuvostoliiton Venus-ohjelma ylsi hyvin korkeisiin saavutuksiin, vaikka useat sarjan luotaimista toisaalta myös epäonnistuivat. Tässä ei ole mitään uutta tai mystistä, ja esimerkiksi maanpäällisessä liike-elämässä järkevä suhtautuminen riskeihin on useimmille itsestään selvää. Samat todennäköisyyslait pätevät avaruustoiminnassakin.

torstai 24. lokakuuta 2013

Sähköpurjekolumni 27

Sähköpurjekolumni 13.9.2013

ESTCube-1 lentää ilman laitevikoja, mutta liekakoetta ei ole vielä päästy aloittamaan, koska satelliitin asennonsäätöohjelmisto ei ole valmis. Sitten kun ohjelma on valmis ja testattu maassa, se päivitetään satelliittiin ja koe voi alkaa. Satelliitin kameran, päätietokoneen ja tehojärjestelmän uusia ohjelmaversioita on kesällä otettu onnistuneesti käyttöön. Kun satelliitti laukaistiin toukokuussa, sen ohjelmisto ei ollut täydellinen. Voimat oli keskitetty satelliitin rakentamiseen ja ohjelmapäivityksiä vastaanottavan alijärjestelmän toimivuuteen, koska niissä olevia puutteita ei olisi voinut laukaisun jälkeen enää korjata.

EstCube-1:n ottama kuva, jossa erottuu niin Suomen, kuin Eestinkin rantaviivaa.
(kuva on julkaistu 22.10.2013 EstCuben Facebook sivuilla.)
ESTCube-1:n aurinkopaneelien teho pieneni odotettua enemmän ensimmäisen lentokuukauden aikana. Tarkkaa syytä ilmiöön ei tiedetä eikä se uhkaa sähköpurjekokeen onnistumista.

Liekojen valmistus on kehittynyt kesällä. Tehtaan uusin versio ei enää tarvitse kaupallista bondauskonetta avukseen, vaan laite osaa bondata itsenäisesti. Liitosten lujuus on parantunut lähelle teoreettista ylärajaa noin kymmeneen grammaan, mikä kasvattaa saavutettavissa olevaa sähköpurjeen suorituskykyä. Uusi liekatehdas myös evaluoi jokaisen tuotetun bondauksen hyvyyden mittaamalla kuinka hyvin liitos läpäisee ultraääntä ja johtaa sähköä. Toisin sanoen tehtaassa on automaattinen laadunvalvonta joka keskeyttää tuotannon jos laatu huononee.

Aalto-satelliitin sähköpurjekokeen kaikki osat rakennetaan Suomessa. Helsingin yliopisto tekee liean ja Ilmatieteen laitoksen avustamana myös liekarullan ja kärkimassan. Elektroniikkakortin tekee Ilmatieteen laitos käyttämällä alihankkijana toijalalaista Skytron-firmaa. Jyväskylän yliopiston kiihdytinlaboratorio rakentaa elektronitykit. Tykkien nanografiittikatodit toimitti professori Alexander Obraztsov Itä-Suomen yliopistosta ja Moskovan valtionyliopistosta.

Yksi uudella liekatehtaalla tuotettu 100 m pitkä lentokelpoinen nelilankainen lieka keloineen on valmis ja toiselle 40 m pitkälle liealle tehtiin onnistunut avaamiskoe. On tarkoitus tuottaa useita 100 m pitkiä liekoja. Paras lieka lentää ja yksi käy Tartossa täristettävänä ennen Helsingissä tehtävää uutta avaamistestiä. Näin varmistetaan että lieka avautuu kelalta myös laukaisutärinän jälkeen.

                                                                                                            Pekka Janhunen

torstai 30. elokuuta 2012

ESTCube loppusuoralla

Sähköpurjekolumni 30.8.2012

ESTCube-1 -piensatelliitin aikataulu aikaistuu: satelliitin luovutus on näillä näkymin joulukuussa ja laukaisu maaliskuussa. Tällä hetkellä ei ole vielä varmaa ehditäänkö kaikki saada valmiiksi ja testattua syksyn aikana, mutta yritys on kova. ESTCube-1:n laukaiseminen nopeutetussa aikataulussa olisi hyvä koska silloin ESTCube-1:n tulokset ja mahdollisesti ilmenevät ongelmat ehditään ottaa huomioon Aalto-1 -satelliittia rakennettaessa.

Viron ensimmäinen satellitti valmistumassa.
 Ensimmäinen yritys kilometrin pituisen nelilankaisen liean tekemiseksi on suunnitelmissa aloittaa lähipäivinä. Jos kaikki menee hyvin, työ kestää pari viikkoa. Harjoituksena ESTCube-1 lentomallin tuotantoa varten tehtaalla tuotettiin viime viikolla kymmenmetrinen lieka. Automaattinen tuotanto kesti kolme tuntia ja se keskeytyi kerran laitteen omaan virheilmoitukseen joka fiksattiin manuaalisesti. Nyt tuotettava lieka on muuten lopullisen kaltaista paitsi että sen silmukkalangoissa on tuotantomenetelmästä johtuvat ylimääräiset taitokset. Taitoksista on tarkoitus päästä eroon liekatehtaan seuraavassa kehitysversiossa, vaikka taitoksiakin sisältävä lieka kelpaisi hyvin ESTCube-1 ja Aalto-1 -satelliitteihin. Lieka tuotetaan suoraan avaruuteen lentävälle puolalle. Vaikka liean voi periaatteessa siirtää kelalta toiselle, sitä ei tehdä koska ohuen liean turhaa käsittelyä halutaan välttää.

Andrea Rossin reaktorikeksintö on edennyt nopeasti. Hän on nostanut ytimen lämpötilan tuhanteen asteeseen, 10.9. on luvassa tarkempi raportti ja lokakuussa riippumattomien yliopistotahojen antama testiraportti. Toisaalta Francesco Celani (Frascatin kansallinen laboratorio) demonstroi ICCF-17 -kokouksessa Koreassa 10-18.8. omaa nikkeli-vetyreaktoriaan. Professori Celanin laite tuottaa parinkymmenen watin tehon ja se on tietyllä tavalla pintakäsitelty metrin pituinen ohut konstantaanilanka vetykaasussa. Vaikka Celanin tutkimusreaktorin teho on pieni, langan tehotiheys on suuri ja ylittää kemiallisen rajan minuuteissa. Reaktori oli päällä kokousviikon ajan ja Celani kertoo ajaneensa sitä aiemmin pari kuukautta, jossa ajassa se ylitti kemiallisen rajan 40000-kertaisesti. Ydinreaktioissahan vapautuu enimmillään miljoonia kertoja enemmän energiaa kuin kemiallisissa reaktioista.

Ainakin toistaiseksi Rossin reaktori vaatii kuudesosan tuottamastaan lämmöstä sisään sähköenergiana. Tämän takia reaktorin lämpötila on tärkeä: jos reaktori on riittävän kuuma, se voi pyörittää generaattoria, joka tuottaa sähköä paremmalla kuin kuudesosan hyötysuhteella. Sen jälkeen laitteisto voi tuottaa lämpöä ja sähköä kuten fissiovoimala.

Rossin reaktorin uusimman version teho-painosuhde 2 kW/kg riittää periaatteessa lentämiseen. Ehkä pitäisi kaivaa esiin Convairin ja neuvostoliittolaisten ydinkäyttöisen suihkukoneen suunnitelmat 1950-luvulta.


Pekka Janhunen

maanantai 24. tammikuuta 2011

EU-projektin alkulaukaus

Sähköpurjekolumni 24.1.2011

ESAIL projektin Kick-off kokouksen osallistujat Ilmatieteen laitoksella
sähköpurjealuksen mallin takana.
 EU-projekti käynnistyi joulukuun alussa ja aloituskokous on pidetty. Kevättalven aikana pitää päättää mikä sähköpurjegeometria valitaan. Sain valmiiksi aiempaa yleiskäyttöisemmän dynaamisen simulaattorin, jossa mekaaninen malli määritellään Lua-kielellä ja jonka aikaintegrointirutiinin voi halutessaan säätää hyvin tarkaksi. Erilaisia sähköpurjemalleja onkin pyöritelty koneella ahkerasti lento-ominaisuuksien selvittämiseksi. Päätös rakennettavan sähköpurjeen tyypistä on kauaskantoinen asia jota valmistellaan huolella. Huomion kohteena ovat ainakin vikasietoisuus, suorituskyky, lennon vakaus, toimintalämpötila-alue, säteilynkesto, skaalattavuus, modulaarisuus, vaatimukset hyötykuormalle, toimintakunnon diagnosoitavuus ja hinta.

ESAIL Kick-off kokoonpano.
Liekatiimi sai joulukuussa valmiiksi ensimmäisen kymmenmetrisen liean. Liean tyyppi on muutoin lopullisen kaltainen paitsi että se koostuu vain kahdesta eikä neljästä langasta. Liean tekeminen (lähes tulhat lankaliitosta) oli monen vuorokauden urakka, mutta nyt tammikuussa on valmistumassa uusi liekatehdas, joka on jo riittävän automaattinen niin että kymmenmetrisen liean pitäisi olla rutiinijuttu. Liekatiimi on pian vaiheessa, jossa kone raksuttaa automaattisesti ja sitä tarvitsee vain säätää. Kun siihen päästään, liekaa voidaan tuottaa paljon jolloin esimerkiksi kelautumistestit pääsevät myös täysillä käyntiin.

Tällä tiimillä alkoi sähköpurjeen EU-projekti. Kuva ESAIL Kick-off kokouksesta.
Elektronitykkiprojekti Jyväskylässä ESTCube-1 ja Aalto-1 -satelliitteja varten on edennyt hyvin viime viikkoina. Kyse on noin postimerkin kokoisesta kylmäkatoditykistä. Kylmäkatodiperiaate valittiin koska pienessä satelliitissa ei ole riittävästi tehoa tavalliselle hehkukatodille, varsinkin kun hehkukatodi ei pidä siitä että sitä sammutetaan ja sytytetään usein. Lopullisessa sähköpurjeessa hehkukatodia kyllä voidaan käyttää koska muutaman watin ylimääräinen tehonkulutus ei merkitse mitään. Jyväskylässä on tehty erittäin paljon uraauurtavaa työtä elektronitykin rakentamisessa. Olisi mukava jos työ kantaisi hedelmää myös sillä tavoin että kylmäkatoditykille löytyisi muitakin käyttökohteita.

Pekka Janhunen