Huomioita kiertoratamekaniikasta

17.03.2007 - 12:00 / Rami Rautkorpi.


Olen hieman jäljessä Gunnmin suomennosten lukemisessa, mutta eivätpä pari aiempaakaan kirjoitustani tieteestä sarjakuvissa käsitelleet erityisen ajankohtaisia julkaisuja. Tässä siis joitain Gunnm 2: Rautaneitoa koskevia huomioita.

Gunnm on Yukito Kishiron tieteissarjakuva, jossa kyborgi nimeltä Gally seikkailee dystopisessa kaukaisen tulevaisuuden maailmassa. Sarja sisältää runsaasti äärimmäistä ja fysiologisesti äärimmäisen epätodennäköistä kehonmuokkausta kyberneettisillä osilla, puhumattakaan sitten Newtonin liikelakeja rikkovista taistelukohtauksista, mutta koko konseptin olennaisina osina nämä menevät epäuskon vapaaehtoisen hillitsemisen piikkiin. Toisin kuin aiemmin, en tullut nyt valittamaan vähäistä tieteellistä asiantuntemustaan liian pitkälle venyttävistä sarjakuvantekijöistä, vaan tuomaan esille yleisesti ottaen hyvin huolettomasti todellisuuden lainalaisuuksiin suhtautuvasta sarjakuvasta löytyvää tieteellistä ihmettä, vaikkakin toistaiseksi täysin hypoteettista sellaista.

Gunnm elää synkässä ja rähjäisessä Rautakaupungissa, jonka yllä leijuu toinen kaupunki nimeltä Salem. Salem on ankkuroitu jättimäisillä kaapeleilla Rautakaupungin ylle, mutta sitä ilmassa pitävä voima ei ole aivan ilmeinen. Sarjan toisessa pokkarissa asia selitetään ohimennen. Gallyn romanttisen kiinnostuksen kohde Yugo kertoo isoveljestään, joka haaveili matkustavansa jonain päivänä Salemiin. Takaumassa isoveli kuvaa Salemia näin:

Veikkaanpa, että Salem riippuu akselin varassa. Se pitää kaupungin ilmassa. Akseli ulottuu kaiketi ilmakehän yläpuolelle. Se kiertää planeetan keskipistettä täsmälleen oikealla nopeudella, jottei putoa maahan eikä loittone avaruuteen.

[…]

Luulenpa muuten, että akselin toisessa päässä on Salemin pari… avaruuskaupunki.

Kappale, joka kiertää planeetan keskipistettä putoamatta maahan ja loittonematta avaruuteen on yksinkertaisesti sanottuna pysyvällä kiertoradalla. Toisin sanoen Salem on satelliitti. Salemilla on lisäksi se erityisominaisuus, että se pysyy koko ajan saman maanpäällisen pisteen yläpuolella. Tämä tarkoittaa, että Salem on ns. geostationäärinen satelliitti.

Legendaarinen tieteiskirjailija Arthur C. Clarke — muiden muassa — kehitti aikoinaan geostationäärisen satelliitin idean tietoliikennettä varten. Geostationäärisen radan käyttö tähän tarkoitukseen on avaruustekniikan mitta-asteikolla jo rutiinia, mutta Gunnmin Salem edustaa huomattavasti kunnianhimoisempaa ja vaikeammin toteutettavaa sovellusta. Salemia ja sen vastakappaletta, avaruuskaupunkia, yhdistävä akseli mahdollistaa tavaran kuljettamisen kiertoradalle, ylös maapallon painovoimakuilusta, ilman kemiallista polttoainetta kuluttavien rakettien tai vastaavien kantolaitteiden apua. Massan siirrosta maan pinnalta kiertoradalle tällaisella avaruushissillä tulee lähes ilmaista, jos siihen yhdistetään massan laskeminen kiertoradalta alas, esimerkiksi asteroideista louhittujen raaka-aineiden jalostamista varten. Lisäksi kiertoradalta riippuvan akselin varassa leijuva kaupunki vain näyttää aivan hillittömän makealta.

Salemin kaltainen rakennelma tietenkin poikkeaa melkoisesti olemassaolevista geostationäärisistä satelliiteista. Karkeasti ottaen kuitenkin fysiikka on sama: Kun kappale kiertää Maata n. 35 786 km:n korkeudella, sen kiertoaika on sama kuin alla olevan maanpinnan. Salem-rakennelma ei tietenkään voi olla kauttaaltaan kyseisellä etäisyydellä maanpinnasta, mutta oleellista on se, että sen painopiste on oikealla radalla. Koska painovoima on sitä pienempi, mitä korkeammalla ollaan, Salem-rakennelman massakeskipisteen — joka sijaitsee akselin puolivälissä, mikäli päissä olevat kaupungit ovat saman kokoiset — tulee olla jonkin verran geostationääristä rataa korkeammalla. Helppoa, vai mitä?

Vaikeaksi asian tekee vain se, että todellisuus ei noudata ideaalisia malleja. Varsin perusteellisesti olosuhteet sotkee se, että suuri osa Salem-rakennelmasta on ilmakehän sisällä. Pidemmän päälle rakennelmaan kohdistuva ilmanvastus kuluttaa sen liike-energiaa, mikä saa sen putoamaan vähitellen kiertoradaltaan. Lisäksi tietenkin hetkelliset sääolosuhteet tekevät järjestelmästä epävakaan. Rautakaupunkia ja Salemia yhdistävien kaapelien on ehkä tarkoitus auttaa tämän ongelman ratkaisemisessa, mutta radalla pysymiseen tarvitaan epäilemättä myös työntömoottoreita.

Eikä varmaankaan edes kannata ajatella sitä, millaisista materiaaleista rakennelma on tehty. Pelkkään taipuisaan kaapeliin perustuva avaruushissi vaatii suurempaa vetolujuutta kuin mitä nykyisillä valmistusmenetelmillä pystytään saavuttamaan, ja Salemin akseli näyttää olevan satoja metrejä paksu…

Mutta voimme silti unelmoida, ja se, että Gunnm omalta osaltaan auttaa siinä, on hieno juttu.

Kategoria: Kolumni.
Tagit: ,



Trackback URI | Kommenttien RSS

Jätä vastaus