Kysymys: Voiko avaruusmatkailu onnistua niin sanottujen avaruuden metrotunnelien eli painovoimavirtojen avulla, jolloin tarvittaisiin vain vähän polttoainetta?

16.6.2010

Jouko Tuovisen kysymykseen vastaa erikoistutkija Seppo Mikkola Tuorlan observatoriosta:

Mutkikas kysymys. Näitä tunneleita on jo käytetty satelliittien kuljettamiseen lähiavaruudessa. Esimerkiksi Kuuta tutkimaan lähetetty, hyvin pienellä ionimoottorilla varustettu Smart-1 –satelliitti hyödynsi 2000-luvun puolivälissä näitä luonnollisia reittejä Maasta Kuuhun ja käytti matkaan vain 60 litraa polttoainetta. Kuun etäisyys Maasta on 400 000 kilometriä, mutta Smart-1:den käyttämälle reitille kertyi pituutta 100 miljoonaa kilometriä. Se muun muassa kiersi ensin maapalloa vuoden ennen kuin se siirtyi eteenpäin. Kesti kaksi vuotta ennen kuin se pääsi Kuuhun.

Tässä on painovoimavirtojen ongelma. Ne ovat hyvin kiemuraisia ja pitkiä reittejä, joissa taivaankappaleiden vetovoimat nykivät kappaleita eteenpäin. Radalta seuraavalle radalle voidaan päästä, kun sopivissa kohdin annetaan kappaleelle pieni nykäys. Muuten jäätäisiin paikoilleen pyörimään kuin asteroidit. Voidaan silti joutua kulkemaan monta kierrosta vähän kerrallaan, jotta sopiva siirtymispaikka seuraavalle radalle avautuu. Jos ratoja pitkin halutaan kauemmas aurinkokuntaan, matkaan pitää varata vuosikymmeniä ja vuosisatoja.

Ensimmäiset laskelmat näistä radoista tehtiin 60-luvulla, mutta vasta parikymmentä vuotta sitten alettiin ymmärtää, mitä mahdollisuuksia niihin sisältyy. Matemaatikolle ne ovat hyvin mielenkiintoinen haaste, koska systeemi on kaoottinen ja analyyttisesti mahdoton ratkaista: mitään yleispätevää kaavaa ei voida kirjoittaa, vaan jokaisen radan kulku on laskettava ja seurattava tietokoneella loppuun saakka.

Yhdysvalloissa on muutamia tutkijoita, jotka ovat keskittyneet ratojen kartoittamiseen, joten reittejä löytyy koko ajan lisää. Tietyt Langrangen pisteet eli tasapainopisteet toimivat reiteillä risteysasemina, sillä niissä kappale voi pysytellä avaruudessa paikoillaan. Kuuhun menevän reitin Langrangen pisteeltä pääsee useatakin reittiä pitkin laskeutumaan Kuuhun.

Aurinkokunnan ulkopuolellakin on mahdollisuuksia. Periaatteessa voitaisiin vaikka lentää kaksoistähdeltä toiselle ottamalla toisesta tähdestä vauhtia. Toinen tähti toimisi ikään kuin linkona.

Avaruusmatkailussa tuskin koskaan voidaan kuitenkaan heittäytyä pelkästään painovoimavirtojen varaan. Kuka lähtisi vuosikausiksi avaruuteen pyörimään. Tulee myös paljon halvemmaksi laittaa iso raketti perään, vaikka energiaa kuluukin. Tosin aurinkopurjeitakin on suunniteltu matkantekoa vauhdittamaan.

Vauhtia painovoimavirroista varmasti tullaan hakemaan myös avaruusmatkoilla. Näin tehdään jo, kun halutaan lähettää avaruusluotaimia etäämmälle avaruuteen. Luotaimet ammutaan yleensä matkaan Jupiterin läheltä, jolloin ne voivat ottaa vauhtia Jupiterin liike-energiasta.