Versio 18. tammikuuta 2016 kello 22.01 muokkaa Usp (keskustelu \| muokkaukset) 20 839 muokkausta lähdevinkki ← Vanhempi muutos		Versio 4. maaliskuuta 2016 kello 13.00 muokkaa kumoa Nomitratic (keskustelu \| muokkaukset) automaattiseulotut käyttäjät 139 muokkausta Laajennusta Uudempi muutos →
Rivi 1: {{Tämä artikkeli\|käsittelee aurinkotuulesta ~~voimansa~~työntövoimansa saavaa avaruuslaitetta. [[Aurinkopurje]] käsittelee Auringon säteilystä ~~voimansa~~työntövoimansa saavaa avaruuslaitetta.}}'''Sähköpurje''' on osin hypoteettinen avaruuslaite, jossa sähköisesti varattu osa saisi työntövoimaa Auringosta lentävistä hiukkasista eli [[Aurinkotuuli\|aurinkotuulesta]] erona [[aurinkopurje]]eseen, joka saa työntövoimansa [[auringon säteilypaine]]esta[[Aurinkotuuli\|.]] <ref>{{Verkkoviite\|osoite = http://www.electric-sailing.fi/index_fi.html\|nimeke = Sähköinen aurinkotuulipurje (sähköpurje)\|julkaisu = \|julkaisija = \|viitattu = \|tekijä = \|ajankohta = }}</ref> '''Sähköpurje''' on osin hypoteettinen [[propulsio]]järjestelmä, joka saisi [[työntövoima]]nsa Auringosta virtaavasta [[plasma]]sta eli [[aurinkotuuli\|aurinkotuulesta]]. Sähköpurjeen idean esitti vuonna 2006 [[Ilmatieteen laitos\|Ilmatieteen laitoksen]] tutkija [[Pekka Janhunen]]. Marraskuussa 2010 keksintö ~~sai~~voitti ~~potentiaalisen~~Laatukeskuksen ~~innovaation~~laatuinnovaatiopalkinnon ~~palkinnon Suomen laatupalkinto~~"Potentiaaliset innovaatiot"-~~kilpailussa~~sarjassa.<ref>{{Verkkoviite \| Osoite = http://~~www.sttinfo~~ilmatieteenlaitos.fi/~~pressrelease~~tiedotearkisto/~~detail.do?pressId~~-/journal_content/56/30106/113657 \| Nimeke =~~33835&type~~ Sähköpurjekeksinnölle laatuinnovaatiopalkinto \| Tekijä =~~thisweek&searchKey~~ \| Julkaisu =~~5515d18b-edde-11df-a1ee-99cbfe83a633&languageId~~ ilmatieteenlaitos.fi \| Julkaisija =~~all&pageIndex~~ Ilmatieteen laitos \| Ajankohta =1 12.11.2010 \| Viitattu = 4.3.2016}}</ref> ==Toimintaperiaate== Kun plasmaa virtaa sähköisesti varatun metallilangan ohitse, langan [[sähkökenttä]] poikkeuttaa plasman varattuja hiukkasia siirtäen metallilankaan [[liikemäärä]]ä. Koska [[elektroni]]t ovat massaltaan [[protoni]]eja paljon pienempiä niiden välittämät liikemäärät ovat mitättömiä.<ref>Coulomb drag devices 2014 s. 3</ref> Avaruusalus koostuu pyörimisosasta, [[elektroni]]tykistä ja sen virranlähteesä, itse aluksesta ja esimerkiksi 20 [[kilometri\|km]]:n pituisista langoista, joiden paino olisi kuitenkin vain muutamia satoja grammoja. Sähköpurje koostuu useista pitkistä ja ohuista sähköä johtavista alumiinilieoista. Purje saatetaan [[pyörimisliike\|pyörimisliikkeeseen]], mikä vetää lieat suoriksi. Sähköpurjeen vakauttamiseksi liekojen kärkiin asetetut niin sanotut etäyksiköt yhdistävät liekojen päitä apulieoilla. Etäyksiköt sisältävät apuliekojen kelat sekä työntövoimalaitteet, joilla voidaan käynnistää ja tarvittaessa säätää sähköpurjeen pyörimistä. Positiivisesti varatut lieat hylkivät Auringosta virtaavan plasman protoneja siirtäen liekoihin liikemäärää. Korkean positiivisen varauksen ylläpitämiseen sähköpurjeessa on [[elektronitykki]], joka ampuu liekojen keräämiä elektroneja pois.<ref name="IEPC">{{Lehtiviite \| Tekijä = Janhunen, Pekka et al. \| Otsikko = Electric Solar Wind Sail Propulsion System Development Aluksi pyörimisosa saadaan aluksen propulsiovarsien päässä olevien rakettien avulla hitaaseen pyörimisliikkeeseen. Langat avataan aluksen pyöriessä. Kun langat on avattu, laukaistaan Auringosta poispäin elektronitykki. Pyörimisosa irrotetaan painon säästämiseksi. Aurinkotuuli työntää alusta eteenpäin lankojen [[sähkövaraus\|sähkövarauksen]] avulla. Lankojen aurinkotuulelle "näkyvä alue" määräytyy sähkökentän mukaan. \| Julkaisu = International Electric Propulsion Conference\| Sivut = \| www = http://www.electric-sailing.com/papers/IEPCWiesbaden2011.pdf \| Vuosi = 2011 \| Kieli = {{en}}}}</ref> Koska yhden liean kokema työntövoima riippuu sen [[sähköinen potentiaali\|sähköisestä potentiaalista]], sähköpurjeella varustetun avaruusaluksen suuntaa voidaan ohjata säätämällä aluksen ja yksittäisten liekojen välistä [[resistanssi\|sähkövastusta]].<ref name="ASP"/> ==Historia== ~~==Sähköpurjeen mahdollisia parametreja==~~ Aurinkotuulen käyttämistä työntövoimana pohdittiin ensimmäiseksi 1980-luvulla, kun Robert Zubrin ja Dana Andrews ehdottivat [[magneettinen purje\|magneettista purjetta]], mutta sen tekninen toteuttaminen osottautui hankalaksi. Vuonna 2004 Pekka Janhunen tutki [[magneettikenttä\|magneettikentän]] sijaan sähkökentällä toimivaa purjetta. Janhusen ideana oli käyttää kymmeniä kilometrejä sähköisesti varattua verkkoa, joka hylkisi aurinkotuulen hiukkasia ja näin siirtäisi liikemäärää avaruusalukseen. Idean ongelmana oli verkon avaaminen ja kiristäminen. Kaksi vuotta myöhemmin, vuonna 2006, oivallettiin, että yksittäiset lieat toimisivat yhtä hyvin kuin verkko ja niiden avaaminen ja kiristäminen olisi huomattavasti helpompaa.<ref name="ASP">{{Lehtiviite \| Tekijä = Janhunen, Pekka \| Otsikko = Recent advances in Electric Sail development \| Julkaisu = ASP Conference Series Vol. 406\| Sivut = 135–140 \| www = https://www.electric-sailing.fi/papers/ASTRONUM2008.pdf \| Vuosi = 2009 \| Kieli = {{en}}}}</ref> Lankojen lukumäärä: 50-100 Yksittäisen langan pituus: 10–25 km Pyörähdysaika: 5-15 [[minuutti\|min]] Yksittäisen säikeen paksuus: ~20 [[mikrometri\|μm]] Säikeiden lukumäärä: 3 (on oltava yli yksi [[mikro]][[meteori]]en takia) Langan [[jännite]]: 20 [[kilo]][[voltti]]a Elektronitykin maksimiteho: 500 [[watti]]a Maksimi elektronivirta: 25 [[milli]][[ampeeri]]a ==Tekniikka== Täysikokoisessa sähköpurjeessa on jopa yli sata miljoonaa lankaliitosta. Vuodesta 2010 vuoteen 2013 EU:n [[Euroopan komission tutkimuksen puiteohjelmat\|7. puiteohjelma]] rahoitti yhteensä 1,8 miljoonaa euroa<ref>{{Verkkoviite \| Osoite = https://www.electric-sailing.fi/fp7/docs/finalreport.pdf \| Nimeke = Final Report \| Tekijä = \| Julkaisu = \| Julkaisija = \| Selite = s. 35 \| Ajankohta = 14.1.2014 \| Viitattu = 4.3.2016\| Kieli = {{en}}}}</ref> sähköpurjeen avainkomponenttien prototyyppien kehittämisen. ESAIL-nimiseen projektiin osallistui yhdeksän laitosta viidestä maasta. Purjeen nopeus on n. 50–100 km/[[sekunti\|s]]. ==~~Valmistus~~=Lieka=== Sähköpurjeen lieat on suunniteltu kestämään [[mikrometeoroidi]]en iskuja. Yksi niin kutsuttu Heytether-lieka koostuu yhdestä 50 mikrometrin paksuisesta päälangasta ja useista 25 mikrometrin paksuisista langoista, jotka liitetään päälankaan niin, että ne muodostavat useita silmukoita. Päälangan katketessa katkaisukohdan ehjään silmukkaan kohdistuu kuorma ja silmukka suoristuu. ~~[[Kuva:ESTCube-1.jpg\|pienoiskuva\|[[ESTCube-1]]]]~~ Helsingin yliopiston fysiikan laitoksen elektroniikan tutkimuslaboratorio ilmoitti tammikuussa 2013 onnistuneensa tuottamaan kilometrin pituisen sähköpurjeliean ultraäänihitsauksella. Liekatehdas sijaitsee [[Helsingin yliopiston Kumpulan kampus\|Helsingin yliopiston Kumpulan kampuksella]]. Ryhmän kehittämää täysin automatisoitua valmistusmenetelmää pyritään nopeuttamaan nykyisestä noin 3 metriä tunnissa valmistavasta lieasta. [[Helsingin yliopiston Kumpulan kampus\|Helsingin yliopiston Kumpulan kampuksella]] rakennettu automatisoitu liekatehdas pystyy tuottamaan 4-lankaista Heyther-liekaa 70 metriä vuorokaudessa. Kone [[hitsaus#ultraäänihitsaus\|ultraäänihitsaa]] kolme lankaa päälankaan sähköpurjetta varten kehitetyllä menetelmällä. Liitosten välinen etäisyys on noin senttimetri.<ref>{{Verkkoviite \| Osoite = https://helda.helsinki.fi/bitstream/handle/10138/153420/ultrason.pdf \| Tiedostomuoto = PDF \| Nimeke = Ultrasonically manufactured space tether \| Tekijä = Seppänen, Henri \| Julkaisu = helda.helsinki.fi \| Julkaisija = Helsingin yliopisto \| Ajankohta = 18.1.2016 \| Viitattu = 4.3.2016 \| Kieli = {{en}}}}</ref> == Koelennot ==▼ ~~Vuonna 2013 laukaistu virolainen piensatelliitti [[ESTCube-1]] sisälsi 15 metrin pituisen liean mutta moottorivia vuoksi sitä ei saatu avattua.~~ ===Etäyksikkö ja apulieka=== Vuonna 2015 laukaistavan suomalaisen [[Aalto-1]] -piensatelliittiin on tarkoitus avata 100 metrin pituinen lieka.<ref>{{Verkkoviite \| Osoite = http://www.helsinki.fi/ajankohtaista/uutisarkisto/1-2013/7-14-12-40.html \| Nimeke = Aurinkotuulipurjeelle valmistuu liekaa kolme metriä tunnissa\| Tekijä =Minna Meriläinen-Tenhu \| Tiedostomuoto = \| Selite = \| Julkaisu =Helsingin yliopisto, verkkotoimitus \| Ajankohta =7.1.2013 \| Julkaisupaikka = \| Julkaisija = \| Viitattu = 7.1.2013 \| Kieli = }}</ref><ref>{{Verkkoviite \| Osoite = http://www.tekniikkatalous.fi/innovaatiot/avaruus/kohti+avaruuspurjehdusta+helsingin+yliopistossa+valmistetaan+valineistoa+aurinkotuulen+voimalla+tapahtuvaan+matkaan/a868480?s=r&wtm=-07012013& \| Nimeke = Kohti avaruuspurjehdusta: Helsingin yliopistossa valmistetaan välineistöä aurinkotuulen voimalla tapahtuvaan matkaan\| Tekijä = Helena Raunio Liekojen toisiinsa törmäämisen estämiseksi niiden kärkiin on asennettu niin sanotut etäyksiköt ja niitä yhdistävät apulieat. Yksi etäyksikkö sisältää kaksi apuliekakelaa sekä sähköpurjeen pyörimisen käynnistämiseen ja säätöön käytetävän työntövoimalaitteen.<ref name="IEPC"/> ~~\| Tiedostomuoto = \| Selite = \| Julkaisu = Tekniikka & talous\| Ajankohta = 7.1.2013\| Julkaisupaikka = \| Julkaisija = \| Viitattu = 7.1.2013 \| Kieli = }}</ref>~~ ESAIL-projektia varten rakennetussa etäyksikön prototyypissä oli kaksi vaitoehtoista työntövoimalaitetta – [[kylmäkaasumoottori\|kylmäkaasu]]- tai [[ionimoottori]].<ref name="coulomb2–3">Coulomb drag devices 2014 s. 2–3</ref> Myös aurinkopurje materiaalista tehtyä "fotonimelan"<ref>{{Verkkoviite \| Osoite = http://ilmatieteenlaitos.fi/tutkimustoiminta/-/asset_publisher/Dz9C/content/fotonimela-tarjoaa-paljon-uusia-sovellusmahdollisuuksia \| Nimeke = Fotonimela tarjoaa paljon uusia sovellusmahdollisuuksia \| Julkaisu = ilmatieteenlaitos.fi \| Julkaisija = Ilmatieteen laitos \| Ajankohta = 26.11.2013 \| Viitattu = 4.3.2016}}</ref> käyttöä on harkittu [[pyörimismäärä]]n tuottajaksi.<ref>{{Lehtiviite \| Tekijä = Janhunen, Pekka\| Otsikko = Photonic spin control for solar wind electric sail \| Julkaisu = Acta Astronautica Vol. 83 \| Sivut = 85–90 \| www = http://arxiv.org/pdf/1203.3362v2.pdf \| Vuosi = 2013 \| Kieli = {{en}}}}</ref> Kahta etäyksikköä yhdistävä apulieka on ohutta [[Ultraviolettisäteily\|UV-säteilyä]] vastustavaa [[kapton]]-nauhaa. Apulieka on rei'itetty, mikä lisää sen elastisuutta ja vähentää repeytymistä. Kiristettynä rei'itetty nauha muuttaa muotoaan, minkä ansiosta se kestää mikrometeoroidien iskuja paremmin.<ref>{{Verkkoviite \| Osoite = http://www.electric-sailing.fi/fp7/docs/D241_auxtether.pdf \| Nimeke = Auxiliary Tether Report \| Tekijä = Janhunen, Pekka \| Julkaisu = \| Julkaisija = \| Ajankohta = 31.1.2012 \| Viitattu = 4.3.2016\| Kieli = {{en}}}}</ref> ==Plasmajarru== Maan [[magnetosfääri]] suojaa Maata aurinkotuulelta, joten sen sisäpuolella sähköpurjetta ei voida käyttää, mutta purjeen toimintaperiaatetta voidaan hyödyntää plasmajarrussa. Plasmajarrulla varustetut pienet satelliitit voitaisiin tuoda alas [[matala Maan kiertorata\|matalalta Maan kiertoradalta]] takaisin ilmakehään ja näin varmistettaisiin, ettei avaruuteen kertyvän [[avaruusromu]]n määrä lisäänny. Jarrun yksittäinen lieka varataan negatiivisesti, jolloin se vetää Maan ionosfääristä ioneja puoleensa hidastaen satelliitin ratanopeutta. Plasmajarrun ei tarvitse poistaa liean keräämiä ioneja, sillä satelliitin rungon keräämä elektronivirta riittää kompensoimaan liean keräämän ionivirran.<ref>{{Lehtiviite \| Tekijä = Janhunen, Pekka\| Otsikko = Sähköpurjelieka plasmajarruna - avaruusromuongelma historian romukoppaan? \| Julkaisu = Avaruusluotain \| Numero = 3 \| Sivut = 10–11 \| www = http://www.sats-saff.fi/sites/default/files/AL0903plasmajarru.pdf \| Vuosi = 2009}}</ref><ref>Coulomb drag devices 2014 s. 1</ref> ▲== Koelennot == [[File:Aalto-1_nanosatellite.png\|thumb\|Havainnekuva Aalto-1:n satametrisen liean laskemisesta.]] Vuonna 2013 laukaistun virolaisen [[ESTCube-1]] -satelliitin oli tarkoitus mitata sähköpurje-efektiä 10 metriä pitkällä liealla.<ref name="coulomb6">Coulomb drag devices 2014 s. 6</ref> Satelliitin laukaistaessa eräs kullalla pinnoitettu osa kului, minkä vuoksi liekaa ei voitu kelata auki.<ref>{{Verkkoviite \|Osoite = http://www.hs.fi/tiede/a1453090147622\|Nimeke = Suomalainen sähköpurje kiinnostaa avaruusjärjestöä – purje auttaisi asteroideille\|Tekijä = Mielonen, Matti\|Julkaisu = hs.fi\|Julkaisija = Helsingin Sanomat\|Ajankohta = 18.1.2016\|Viitattu = 4.3.2016}}</ref> Yksi vuoden 2016 touko-kesäkuussa<ref>{{Verkkoviite \| Osoite = http://www.hs.fi/talous/a1456892488974 \| Nimeke = Ensimmäinen suomalainen avaruusalus nousee lähikuukausina kiertoradalle \| Tekijä = Saarinen, Juhani \| Julkaisu = hs.fi \| Ajankohta = 2.3.2016 \| Julkaisija = Sanoma Oyj \| Viitattu = 4.3.2016}}</ref> laukaistavan suomalaisen [[Aalto-1]] -satelliitin hyötykuormista on 100 metrin pituisella liealla varustettu plasmajarru.<ref name="coulomb6"/> ==Katso myös== [[Magneettinen purje]] [[Aurinkopurje]] ==~~Viitteet~~Lähteet== {{Verkkoviite \| Osoite = http://arxiv.org/pdf/1404.7430v2.pdf \| Tiedostomuoto = PDF \| Nimeke = Coulomb drag devices: electric solar wind sail propulsion and ionospheric deorbiting \| Tekijä = Janhunen, Pekka \| Julkaisu = \| Ajankohta = 29.4.2014 \| Julkaisija = \| Viitattu = 4.3.2016 \| Kieli = {{en}}}} ===Viitteet=== {{Viitteet}} ==Aiheesta muualla== ~~[http~~https://www.electric-sailing.fi ~~Lisää sähköpurjeesta] {{en}}~~/▼ [http://www.kumpulaspace.fi/esail_fi.html Kumpulan avaruuskeskus – Sähköinen aurinkotuulipurje] [http://www.fmi.fi/uutiset/index.html?Id=1165315035.html Sähköpurje Ilmatieteen laitoksen sivuilla] [http://www.verkkouutiset.fi/arkistojuttu.php?id=100938&hakusanat=S%E4hk%F6purje Verkkouutiset - Hakusana: Sähköpurje] ▲[http://www.electric-sailing.fi Lisää sähköpurjeesta] {{en}} [http://web.archive.org/web/20090427203718/http://www.tekniikkatalous.fi/tk/avaruus/article273898.ece Suomalainen sähköpurje lähtee testilennolle Viron ensimmäisellä satelliitilla] Tekniikka&Talous 20.4.2009 [http://yle.fi/alueet/hame/2010/12/hameenlinnalaisen_keksima_huippunopea_avaruuslaite_rakenteille_2208740.html Ylen sähköpurjeartikkeli 10.12.2010] [http://www.tiedetuubi.fi/avaruus/esa-tutkii-sahkopurjeella-tehtavaa-asteroidien-kiertoajelua ESA tutkii sähköpurjeella tehtävää asteroidien kiertoajelua] [[Luokka:Hypoteettiset avaruuslaitteet]]

Ero sivun ”Sähköpurje” versioiden välillä