Kuten aiemmalla videollani kertoilin ihmiskunta aloitti Maan kiertoradalle lentävien rakettien valmistamisen ja laukaisun 1950-luvun lopulla. Rakettien koot vaihtelivat tarpeen mukaan, mutta kuitenkin jo kymmenen vuotta ensimmäisen satelliitin jälkeen Yhdysvallat lennätti Saturn V:n avaruuteen. Kuurakettinakin tunnet tu Saturn V on edelleen suurin koskaan lentänyt raketti, joten tekniikan skaalaaminen ylöspäin onnistui nopeasti.
Anssi Kelalla oli teemana isot biisit, mutta mä tarinoin nyt isoista raketeista.
Raketteja on edelleen useita erinäköisiä ja -kokoisia. Tällä videolla käsitellään vain suuria raketteja, joilla pystytään lennättämään ihmisiä ja suuria kuormia avaruuteen. Esimerkiksi Rocket Labin Electron tai ESAn Vega -raketit eivät siis kuulu tämän videon sisältöön.
Laukaisujärjestelmät jaetaan nostokapasiteettinsa mukaan pieniin, keskiraskaisiin, raskaisiin ja superraskaisiin raketteihin. Nasan jaon mukaan pienet raketit kykenevät viemään vain alle 2000 kilon kuormia matalalle Maan kiertoradalle. Keskikokoisilla kuorma on 2000 ja 20 000 kilon välissä, raskailla 20 000 ja 50 000 välillä ja superraskaiksi lasketaan kaikki laukaisujärjestelmät, jotka kykenevät viemään kiertoradalle yli 50 000 kiloa – eli 50 tonnia – tavaraa kerralla. Luonnollisesti, mikäli satelliitti täytyy saada Kuuhun tai Marsiin asti, tarvitaan enemmän energiaa, eikä esimerkiksi superraskas Saturn V pystynyt lennättämään Kuuhun asti kuin 43500 kiloa, vaikka matalalle Maan kiertoradalle olisi saatu yli 100 tonnia.
Koska pieniä ja keskisuuria laukaisujärjestelmiä on varsin paljon, käsitellään nyt siis vain raskaat ja superraskaat järjestelmät. Näitäkin on aikojen saatossa kehitetty useita.
Teoriaa
Alkuun kuitenkin pieni teoriaisku siitä, mistä raketit koostuvat ja miten ne toimivat.
Avaruusraketti koostuu kahdesta tai useammasta vaiheesta, joissa jokaisessa on omat rakettimoottorinsa. Moottoreita on yhdestä kappaleesta kymmeniin riippuen raketin suunnittelufilosofiasta. Kaikki vaiheet sisältävät ajoainetankit. Ajoaineena käytetään polttoainetta ja happetinta. Usein nestemäisessä muodossa – joskus myös kiinteässä. Polttoaineena käytetään niin kutsuttua rakettipolttoainetta, eli pitkälle jalostettua kerosiinia, vetyä tai nykypäivänä myös metaania, joka on siis käytännössä samaa ainetta kuin maakaasu. Raketin eri vaiheet voivat käyttää eri polttoaineita.
Raketin keulalla on hyötykuorma ja raketin tarkoitus on saada toimitettua se halutulle kiertoradalle avaruuteen. Hyötykuorma voi olla satelliitteja, astronautteja, luotaimia tai vaikkapa mönkijä Marsin pinnalle. Raketit valmistetaan useimmiten alumiinista tai teräksestä. Nykypäivänä myös hiilikuidusta. Runko voidaan hitsata, 3D-tulostaa tai hiilikuidun tapauksessa kutoa.
Raketin kokonaismassasta 90 – 95 % on ajoainetta – eli siis polttoainetta ja hapetinta – hyötykuorman massa on 1-4 prosenttia ja itse raketin runko ja moottorit painavat vain pari prosenttia. Maan vetovoimasta irtipääseminen vaatii valtavasti energiaa ja tästä syystä valtaosa raketin massassa on vain varastoitua energiaa, joka poltetaan rakettimoottorissa.
Ja sitten itse asiaan.
Raskaat raketit
Aloitetaan raskaista raketeista. Ensimmäinen käyttöön otettu 20 tonnia kiertoradalle lennättämään kykenevä raketti oli Nasan Saturn IB. Saturn V:n pikkuveljeä käytettiin aluksi muun muassa kuulentojen komentomoduulin testaamiseen ja myöhemmin kuulentojen jälkeen kuljettamaan astronautteja Nasan Skylab-avaruusasemalle. Saturn IB:n viimeiseksi lennoksi jäi Apollo-Soyuz-telakointi neuvostoliittolaisten kanssa kesällä 1975. Kaikkiaan lentoja tuli vain 9 kappaletta.
Samaan aikaan Neuvostoliitossa kehitettiin Proton-rakettiperhettä ja Proton-K oli pitkään Neuvostoliiton ja Venäjän tehokkain käytössä ollut raketti. Proton-K kerkesi vuosien 1967 ja 2012 välillä lentää peräti 310 kertaa. Raketti kuuluu raskaaseen kategoriaan juuri ja juuri, sillä sen teoreettinen maksimikuorma on karvan alle 20 tonnia, mutta suurin lentänyt kuorma on kuitenkin ollut yli 22 tonnia.
Nasa rupesi kuulentojen jälkeen kehittämään uudelleenkäytettävää laukaisuteknologiaa ja avaruussukkulan ensilento tapahtui keväällä 1981. Viimeinen lento 30 vuotta ja 135 lentoa myöhemmin kesällä 2011. Sukkulaohjelma oli järjettömän kallis, mutta toisaalta avaruussukkulalla pystyttiin esimerkiksi huoltamaan avaruusteleskooppi Hubblea, mikä ei olisi muuten ollut mahdollista. Joskus avaruussukkula lasketaan superraskaaksi laukaisujärjestelmäksi, koska itse alus oli niin massiivisen suuri. Itse sijoitin sen nyt vain raskaaseen kategoriaan, koska hyötykuorma ei kuitenkaan ollut yli 50 tonnia.
Yhdysvalloissa kehitettiin myös 80-luvun lopussa Titan IV palvelemaan maan ilmavoimia ja tarjoamaan redundanssia avaruussukkulalle. Titan IV ei kuitenkaan lentänyt kuin 39 kertaa vuosien 1989 ja 2005 välillä. Raketti käytti polttoaineena Titan-perheelle tyypillistä, mutta muuten harvinaisempaa, hypergolista polttoainetta. Ei maailman turvallisimpia kemikaalikoktaileja.
Euroopan avaruusjärjestön Ariane-rakettiperheen viides versio oli tehoiltaan jo niin suuri, että se luetaan raskaaseen kategoriaan toisin kuin neljä edeltäjäänsä. Ariane 5 koki epäonnistuneen ensilentonsa 1996, mutta on sen jälkeen ollut varsin luotettava työjuhta. Viimeisimpänä merkkipaaluna Ariane 5 lennätti James Webb -avaruusteleskoopin avaruuteen jouluna 2021. Ariane 5:n korvaaja odottelee jo kuumeisesti ensimmäistä lentoaan.
Venäjän Proton-K:n korvaaja Proton-M näki päivänvalon 2001 ja on siitä lähtien kerennyt lentää jo 111 lentoa.
Samoihin aikoihin Yhdysvalloissa McDonnell Douglas toi markkinoille Delta IV perheeseen raskaan kolmen boosterin version raketistaan. Sittemmin ULA on lennättänyt näitä raketteja. Kuitenkin vain 11 lentoa on tähän mennessä nähnyt päivänvalon ja 3 on enää kalenterissa ja Delta IV:n elinkaari on tulossa tiensä päähän.
Tämän hetken eniten lentävä raketti, eli SpaceX:n Falcon 9 siirtyi raskaaseen sarjaan Full Thrust -versioillaan joulukuussa 2015. Ensimmäiset versiot Falcon 9 -raketista eivät kyenneet vielä nostamaan Maan matalalle kiertoradalle 20 tonnia. Nostokapasiteetti on sen jälkeenkin ollut osin teoreettinen, sillä Falcon 9 ei ole koskaan lennättänyt yli 20 tonnia kiertoradalle, koska tämä vaatisi raketin uhraamisen, sillä laskeutuva versio ei kykene lennättämään kiertoradalle kuin 15600 kiloa. Falcon 9 on lentänyt jo pitkälti toistasataa lentoa, mutta tarkkaa määrää on turha edes mainita, sillä tällä hetkellä lentomäärä kasvaa käytännössä viikoittain, joten videon julkaisun aikaan täällä mainitut numerot ovat jo vanhentuneita.
Myös Venäjän avaruushallinto on korvaamassa Proton-perhettä uudemmalla Angara-raketillaan. Tähän mennessä lentoja on ollut vain viisi kokonaisuudessaan, mutta tulevaisuudessa lentoja pitäisi olla kalenterissa lisää. Angaran etuja Protoneihin nähden on muun muassa ensimmäisen vaiheen polttama kerosiini hypergolisten polttoaineiden sijaan. Optionaalisessa kolmannessa vaiheessa on kuitenkin edelleen käytössä hypergolista polttoainetta. Angara voi lähtötilanteessa lentää joko yhden ensimmäisen vaiheen kanssa tai viiden, jolloin ensimmäisen vaiheen rinnalla on neljä buusteria.
Viimeisin raskaaseen sarjaan liittynyt raketti on Kiinan Long March 5, joka koki ensilentonsa 2016. Se on tällä erää Kiinan tehokkain laukaisuväline, jolla on nostettu kiertoradalle muun muassa Kiinan uusi avaruusasema.
Vertaillaan vielä raskaita laukaisujärjestelmiä keskenään.
Kaavioissa on on mukana raketin nimi, vuodet, jolloin se on ollut käytössä, ajoaineet eri vaiheille ja teoreettinen maksimikuorma matalalle maan kiertoradalle. Tämän lisäksi kerrotaan vielä onnistuneet laukaisut ja laukaisut kokonaisuudessaan sekä vastaava tieto laskeutumisista.
Erilaiset ajoainekombinaatiot on väritetty seuraavasti: Ruskea kuvastaa kerosiinia, vaalean sininen happea, vihreä vetyä, keltainen metaania ja violetti sekä tummempi sininen kuvastavat kiinteää ajoainetta, joka on useimmiten typpitetraoksidia ja epäsymmentristä dimetyylihydratsiinia, mutta välillä aineissa voi olla vähän muutakin seassa.
Raketeissa on välillä myös kiinteän ajoaineen apuraketteja, jotka on merkitty kuvissa pystyviivalla.
Raskaaseen kategoriaan kuuluu siis 10 laukaisujärjestelmää: Saturn IB, Proton-K, avaruussukkula, Titan IV, Ariane 5, Proton-M, Delta IV Heavy, Falcon 9, Angara ja Long March 5. Saturn IB ja Proton-K kehitettiin 1960-luvulla ja siitä eteenpäin on tullut käyttöön uusia raskaiksi laukaisujärjetelmiksi laskettavia raketteja.
Ajoainekombinaatiota raketeilla on ollut hyvin erilaisia. Saturn IB:n ensimmäinen vaihe käytti kerosiinia ja happea, toinen ja kolmas vaihe sitä vastoin lensivät vedyllä ja hapella. Samaan aikaa Neuvostoliitto päätyi käyttämään Protoneissaan typpitetraoksidia ja epäsymmetristä dimetyylihydratsiinia. Avaruussukkula taasen poltti vetyä ja happea ja tämän lisäksi käytössä olivat kiinteän ajoaineen apuraketit. Titan IV taasen poltti Protonien tapaan typpitetraoksidia ja epäsymmetristä dimetyylihydtratsiinia molemmissa vaiheissaan. Ariane 5 on käyttänyt eri lennoilla vähän erilaisia ajoaineita toisessa vaiheessa, mutta ensimmäinen vaihe on lentänyt koko ajan vedyn ja hapen voimalla. Tämän lisäksi kiinteän ajoaineen apuraketit polttavat ammoniumperkloraattia hapettimena ja jauhettua alumiinia sekä hydroksyylipäätteistä polybutadieenia polttoaineena. Avaruussukkulan apuraketit toimivat hyvin samanlaisilla aineilla. Nykypäivänä myös Ariane 5:n toinen vaihe käyttää vetyä ja happea. Delta IV Heavy käyttää myös vetyä ja happea molemmissa vaiheissaan. Falcon 9 luottaa kerosiiniin sekä ensimmäisessä että toisessa vaiheessa. Venäläinen Angara käyttää kerosiinia ja happea ensimmäisessä ja toisessa vaiheessa, mutta kolmannen vaiheen ajoaineena on edelleen typpitetraoksidia ja epäsymmetristä dimetyylihydtratsiinia. Long March 5 sitä vastoin käyttää kaikkea mahdollista ajoainetta. Ensimmäisessä vaiheessa on käytössä vetyä ja happea, mutta apuraketit polttavat kerosiinia ja happea. Toinen vaihe käyttää vetyä ja happea, mutta optionaalisessa kolmannessa vaiheesa onkin sitten typpitetraoksidia ja epäsymmetristä dimetyylihydtratsiinia. Aikamoinen kombo.
Kaikkien näiden rakettien teoreettinen maksimikuorma matalalle maan kiertoradalle on noin 20 tonnia. Ainoastaan avaruussukkula ja Delta IV Heavy pääsevät lähelle 30 tonnia.
Laukaisujen määrät ovat olleet hyvin erilaisia eri rakettiperheilllä. Neuvostoliitto ja Venäjä ovat luottaneet Protoneihin paljon, mutta Yhdysvallat on lennättänyt Saturn IB:tä, Titan IV:ää ja Delta IV Heavyä yhteensäkin vain kuutisenkymmentä kertaa. Luotettavuuden puolesta ainoastaan Saturn IB sai puhtaan todistuksen, sillä kaikki sen lennot onnistuivat. Toisena listalla on Avaruussukkula ja Falcon 9, joiden lennoista lähes kaikki ovat olleet onnistuneita. Toisessa ääripäässä on Neuvostoliiton Proton-K, jonka onnistumisprosentti jäi alle 90:n.
Laskeutumaan näistä raketeista ovat kyennyt vain Avaruussukkulan itse alus ja Falcon 9:n kantoraketti. Onnistumisprosentit ovat varsin korkeita molemmilla.
Superraskaat raketit
Raskaaseen kategoriaan oli siis tällä hetkellä päässyt 10 rakettia. Entäpä sitten supperraskaaseen? No, sinne ei tunkua ole ollut, sillä ihmiskunnalla on ollut käytössään laskentatavasta riippuen yhdestä viiteen superraskasta laukaisujärjestelmää. En itse tähän laske avaruussukkulaa, mutta käydään neljä muuta läpi.
Näistä tunnetuin on tietysti Nasan Saturn V, jonka avulla astronautit lensivät kuuhun 60- ja 70-lukujen taiteessa. Raketteja rakennettiin kaikkiaan 15 kappaletta, mutta ainoastaan 13 laukaistiin rahahanojen mennessä kiinni ja Nasan fokuksen siirtyessä matalalle kiertoradalle Kuun sijaan. Viimeinen Saturn V laukaisu vei Skylab-avaruusaseman kiertoradalle.
Samaan aikaan Neuvostoliitto kasasi omaa kuurakettiaan, mutta N1:n neljästä laukaisusta vuosien 1969 ja 1972 välillä yksikään ei onnistunut, vaan kaikki räjähtivät lennettyään vain joitakin sekunteja. N1:tä ei siis voida oikeastaan lukea superraskaaksi raketiksi, koska se ei koskaan lentänyt lähimaillekaan avaruutta. Sääli; raketin konsepti oli hyvin mielenkiintoinen. Neuvostoliittolaiset insinöörit eivät osanneet tehdä valtavia rakettimoottoreita, kuten Saturn V:n 5 F-1 moottoria olivat, vaan he rakensivat N1:n ensimmäisen vaiheen, jonka työntövoimana oli 30 kappaletta NK-15 rakettimoottoreita.
Seuraavaa superraskasta rakettia saatiinkin sitten odotella 80-luvun lopulle. Yhdysvaltojen politiikassa kiinnostus oli siirtynyt Saturn V:n kaltaisista jättiraketeista uudelleenkäytettävään ja monikäyttöiseen avaruussukkulaan. Neuvostoliitto seurasi perässä hyvin samanlaisilla jalanjäljillä. N1:n hyllytyksen jälkeen Neuvostoliitossa ruvettiin suunnittelemaan uutta tehokasta rakettia, joka voisi kantaa neuvostoliittolaisen avaruussukkulan avaruuteen. Raketti sai nimekseen Energia ja sukkulasta tuli Buran. 10 vuoden suunnittelun jälkeen oli aika suunnata avaruuteen. Toisin kuin Nasan avaruussukkula, Energia pystyi lennättämään avaruuteenkin muutakin kuin sukkuloita. Energia lensi 80-luvun lopussa kaksi kertaa. Ensimmäinen lento vei avaruuteen armeijan satelliitin, mutta satelliitin ohjelmointivirheen takia se paloi lopulta poroksi ennen kuin se kerkesi edes kiertää yhtä kierrosta maapallon ympäri. Toisella lennolla mukana oli Buran-avaruussukkula ilman miehistöä. Testilento oli onnistunut. Tämän jälkeen Neuvostoliitolta loppuivat rahat ja sitten lakkasi koko valtio olemasta ja samalla tämä erittäin tehokas ja monelta osin Yhdysvaltalaista vastinpariaan kehittyneempi raketti-sukkulayhdistelmä jäi historiaan.
Seuraavan kerran päästiin puhumaan superraskaasta laukaisujärjestelmästä, kun SpaceX toi laukaisualustalle Falcon Heavyn alkuvuodesta 2018. Falcon Heavy voi teoreettisesti nostaa yli 60 tonnia matalalle maan kiertoradalle, mutta tämä tarkoittaisi kaikkien 3 buusterin uhraamista, joten sitä ei tulla juurikaan näkemään. Käytännössä Falcon Heavyä lennätetään niin, että sivubuusterit laskeutuvat takaisin laukaisualustan läheisyyteen ja keskimmäinen rakettiosa laskeutuu merellä olevalle lautalle, kuten useimmat Falcon 9 ensimmäiset vaiheet nykypäivänä tekevät. Falcon Heavy on tähän mennessä lentänyt ainoastaan 3 kertaa, mutta tälle vuodelle on kalenterissa useita lentoja, joista osa on jo kylläkin siirtynyt hamaan tulevaisuuteen.
Verrataan vielä näitä neljää superraskasta rakettia keskenään.
Raketteja ei tosiaan ole kuin neljä: Saturn V, N1, Energia ja Falcon Heavy. Saturn V ja N1 lensivät 1960- ja 70-lukujen taitteessa, Energia 80-luvun lopussa ja Falcon Heavy on käyttökelpoinen nykypäivänä.
Ajoaineidensa puolesta kaikki raketit käyttävät ensimmäisessä vaiheessaan kerosiinia ja happea. Saturn V:n toinen ja kolmas vaihe käyttivät vetyä sekä happea ja N1:n kaikki vaiheet lensivät kerosiinin ja hapen voimalla. Energian toinen vaihe poltti vetyä ja happea ja Falcon Heavy luottaa kerosiinin ja hapen voimaan myös toisessa vaiheessaan.
Rakettien suorituskyvyssä on paljon eroja. Saturn V on aivan omassa luokassaan ja se kykeni nostamaan Maan matalalle kiertoradalle peräti 140 tonnia ja Kuuhun yli 43 tonnia. Neuvostoliiton vastine N1 kykeni hädin tuskin puoleen tästä. Energia sentään pystyi teoreettisesti nostamaan 100 tonnia matalalle kiertoradalle ja olisi kyennyt laukaisemaan Kuuhunkin 32 tonnia. Falcon Heavy on näistä höyhensarjalaisin, eikä se kykene lennättämään kuin vajaat 64 tonnia matalalle Maan kiertoradalle. SpaceX ei ole suoraan kertonut paljon Falcon Heavy pystyy lennättämään kuuhun, mutta laskennallinen arvo olisi 22 tonnin luokkaa, eli lähes yhtä paljon kuin Neuvostoliiton massiivinen N1.
Superraskaat raketit ovat lentäneet todella vähän. Kaikki yritykset yhteen laskettuna jäädään alle 25 lennon. Ainoastaan Falcon Heavy kykenee laskeutumaan jokaisella buusterillaan. Tämän lisäksi myös Energian lennättämä Buran avaruussukkula onnistui testilentonsa jälkeen laskeutumaan takaisin Maahan.
Tulevaisuuden isot raketit
Suurin osa kehitteillä olevista raketeista on siis aivan muita kuin raskaita tai superraskaita laukaisujärjestelmiä. Kuitenkin juuri nyt vuonna 2022 eri organisaatiot ovat tuomassa tarjolle uusia nimenomaan suurten kuormien kuljetukseen tarkoitettuja raketteja.
Nasa on jo vuosia rakentanut korviketta kalustosta jo 2011 poistuneelle avaruussukkulalle. Ensin ajatus oli tuoda Ares V -raketti Constellation-ohjelman myötä, mutta sen lakkauttamisen jälkeen alettiin suunnitella hyvin samanlaista, mutta hieman pienempää – mutta silti superraskasta – Space Launch Systemiä – eli SLS:ää. Raketti pohjaa avaruussukkulan teknologiaan, muttei ole uudelleenkäytettävä. Tekniikka on ajanut raketin ohi jo vuosia sitten, joten SLS:n elinkaari tulee olemaan erittäin lyhyt. On vaikea nähdä, että se lentäisi enää 2030-luvulla. Kyseessä tulee olemaan viimeinen Nasan tuottama raketti. Jo nyt matalalle maan kiertoradalle liikutaan SpaceX:n aluksilla. Tulevaisuudessa myös Kuuhun ja Marsiin. SLS on käsittämättömän kallis laite, jolle ei ole tilausta enää muutaman vuoden kuluttua.
SLS:n kanssa samaan aikaan SpaceX kehittää Starshipiä, josta on tulossa ihmiskunnan tehokkain ja modernein laukaisujärjestelmä ja avaruusalus – eli siis superraskaassa katergoriassa pyöritään edelleen. Starshipin erottaa muista raketeista monet asiat, mutta merkittävimpinä juttuina mainittakoon Raptor-rakettimoottorin full-flow staged-combustion -sykli – jota en edes yritä suomentaa. Tekniikkalla puristetaan siis turbopumppuihin perustuvusta moottoriteknologiasta irti viimeisetkin pisarat. Starshipin on tarkoitus olla myös täysin uudelleenkäytettävä ja avaruudessa tankattava. Asioita, joihin mikään toinen raketti ei ole kyennyt. Tämän lisäksi ajoaineena käytetään metaania ja happea. Luonnollisesti kiertoradalle on tarkoitus nostaa suurempi määrä hyötykuormaa kuin millään muulla raketilla.
Raskaiden rakettien kategoriaan on tulossa pian myös kaksi uutta tekijää, joista ensimmäisenä ULA:n Vulcan Centaur. Raketti on jo muuten valmis, mutta siitä puuttuvat edelleen Blue Origin valmistamat BE-4-rakettimoottorit. ULA:n tarkoitus on, että raketin moottorit laskeutuvat takaisin maahan ja ne käytetään uudelleen muiden kantoraketin osien tuhoutuessa. "Mielenkiintoinen" ratkaisu etten sanoisi.
Myös Euroopan avaruusjärjestön ESA:n uusin Ariane 6 on lähtemäisillään ensimmäiselle lennolle. Raketti on käytännössä vain valmistukseltaan virtaviivaistettu Ariane 5. Valmistuskustannuksia on saatu tiputettua huomattavasti, mutta moottoreina toimivat edelleen Vulcainit – joilla siis ei ole mitään tekemistä ULA:n hyvin saman nimisen raketin kanssa. Ariane 6 ei ole millään muotoa uudelleenkäytettävä, joten senkin elinikä jäänee lyhyeksi.
Tämän listan viimeisenä rakettina on Blue Origin New Glenn, joka käyttää samoja BE-4-moottoreita kuin Vulcan Centaur. Blue Origin on myöhässä rakettinsa kanssa, mutta rakettibisneksessähän tämä on sääntö eikä poikkeus. Kaikki raketit valmistuvat vuosia myöhässä ja ylittävät budjettinsa. Kyseessä on kuitenkin rakettitiede, joka ei ole aivan yksikertaisin tieteenala. Blue Originin tavoitteena on, että New Glennin ensimmäinen vaihe on uudelleenkäytettävä samalla tavalla kuin SpaceX:n Falcon 9. Alkuperäisen ajatuksen mukaan toinen vaihe ei olisi ollut uudelleenkäytettävä, mutta SpaceX:n onnistuneet testit ovat myötävaikuttaneet siihen, että New Glenn saattaa saada myös uudelleenkäytettävän toisen vaiheen.
Näiden viiden raketin lisäksi on vielä paljon muitakin raketteja, jotka menisivät raskaiden tai superraskaiden rakettien kategoriaan, mutta niiden suunnitelmat ovat vielä epämääräisempiä ja laukaisupäivämäärät vielä vuosien päässä. On kuitenkin selvää, että niin Kiinan, Intian kuin Venäjänkin avaruusjärjestöt suunnittelevat uudelleenkäytettäviä suuria raketteja.
Verrataan vielä näitä tulevia monstereita keskenään.
Tulossa on siis viisi vähintään raskaaseen kategoriaan kuuluvaa laukaisujärjestelmää: SLS, Starship, Vulcan Centaur, Ariane 6 ja New Glenn. Tällä erää näyttää siltä, että neljä ensimmäistä tekee ensilentonsa tänä vuonna ja New Glenn mahdollisesti ens vuonna tai seuraavana. En suoranaisesti yllättyisi, jos Vulcan ja Ariane 6 lipsahtaisivat ensi vuoden puolelle.
Polttoaineiden puolesta yksikään raketeista ei enää käytä kerosiinia vaan moottorit polttavat joko vetyä ja happea tai metaania ja happea. Vulcan Centaurin ja New Glennin tapauksessa ensimmäiset vaiheet luottavat metaaniin ja toiset vaiheet vetyyn. Tämän lisäksi SLS:n, Vulcan Centaurin, ja Ariane 6:n apuraketit käyttävät kiinteää ajoainetta.
Alukset pystyvät lennättämään matalalle Maan kiertoradalle entistä suurempia kuormia ja koska SLS ja Starship tähtäävät suoraan Kuuhun ovat myös niiden Kuuhun asti nostamat kuormamäärät suuria. Starship tulee olemaan kiertoradalla tankattava, joten se pystyy kuskaamaan 100-150 tonnia niin Kuuhun kuin Marsiinkin.
Rakettien uudelleenkäytettävyys vaihtelee huomattavasti. SLS ja Ariane 6 edustavat vanhaa tuhoutuvaa ja kallista koulukuntaa. Starshipin on tarkoitus olla täysin uudelleenkäytettävä. Vulcanista uudelleen käytetään vain laskurvarjoilla laskeutuvat moottorit. Blue Origin tähtää tällä hetkellä siihen, että vain New Glennin ensimmäinen vaihe olisi uudelleenkäytettävä. Todennäköisesti he kuitenkin rakentavat myös toisen vaiheen, joka osaa laskeutua, mutta siitä ei suoranaista virallista tietoa vielä ole.
Tulevaisuuden näkymät
SpaceX:n viitoittama tie uudelleenkäytettäviin raketteihin on trendi, joka tulee vaikuttamaan kaikkiin uusiin raketteihin. Euroopan avaruusjärjestö on jo myöntänyt, että Ariane 6 on auttamattomasti vanhentunut tehdessään ensilennon tämän tai ensi vuoden aikana. Seuraavan – uudelleenkäytettävän – raketin ideointi on jo käynnissä. Samaa tekevät useat startupit ja valtiollisetkin toimijat.
Toinen mielenkiintoinen trendi on siirtyminen kerosiinista kohti metaania polttoaineenaan käyttäviä moottoreita. Molemmat ovat fossiilisia polttoaineita, mutta metaani on pykälän verran puhtaampaa ja sitä voidaan valmistaa synteeettisesti hiilineutraalisti. Musk on maininnut, että tämä olisi SpaceX:n tavoite, mutta mitään teollisen mittakaavan konkretiaa ei asian eteen tietääkseni ole vielä tehty.
Kolmantena trendinä on avaruuden valloittamisen laajeneminen matalan Maan kiertoradan ulkopuolelle. Avaruusteknologia on kypsynyt 60 vuodessa huomattavasti ja SpaceX ulosmittaa nyt tätä kaikkea – onnistuessaan Starship tarjoaa väylän viedä Kuuhun ja Marsiin satoja tuhansia kiloja teknologiaa vielä tämän vuosikymmenen aikana. Kuu tulee tarjoamaan demoalustan lennoille ja tämän jälkeen voidaan siirtyä eteenpäin Marsia kohti.
Yhteenveto
Tällainen oli siis raskaiden ja superraskaiden rakettien historia sekä tulevaisuuden näkymät. Avaruusteknologian kehittyessä uusille ja entistä paremmille raketeille on tilausta koko ajan enemmän. Samalla uudet raketit mahdollistavat Kuun alkavaa asuttamista tällä vuosikymmenellä ja Marsin seuraavalla. On erittäin mielenkiintoista nähdä SpaceX:n ja kumppaneiden kehittävän laukaisujärjestelmiä, joista ei vielä osattu unelmoidakaan 20 vuotta sitten.
Toivottavasti avaruusmatkailu on yhtä kovassa nosteessa 20 vuoden päästä kuin lentoliikenne oli 100 vuotta sitten. Yrityksestä se ei ainakaan jää kiinni. Toivottavasti myös päästökuormaa saadaan ajettua alas.