Raketit

Raketit ovat olleet kiinnostuksen kohteena Suomen avaruustutkimusseuran alkuajoista lähtien.  Jo 1960-luvulla seurassa kehiteltiin ALPHA-projektissa omia raketteja, joiden piti lentää itse valmistetuilla rakettimoottoreilla yli 10 km korkeuksiin.  Seuran perustajajäsenet olivatkin rakettiharrastuksen ja -toiminnan pioneereja Suomessa.

Nykyään seurassa harrastetaan monenlaista rakettitoimintaa, aina lapsille sopivista vesiraketeista usean kilometrin korkeuteen lentäviin hybridiraketteihin.  SATS tekee läheistä yhteistyötä myös Aalto-yliopiston rakettikerho Polluxin kanssa.

SATS järjestää rakettitapaamisia sekä pienoisrakettilennätyksiä noin kerran kuukaudessa.  Korkeammalle lentävien rakettien lennätyksiä järjestetään noin kerran vuodessa.  Lisätietoa tapahtumista löytää Polluxin ylläpitämästä, kaikille avoimesta Rakettifoorumista.

Rakettityypit

Vesiraketit rakennetaan limsapulloista, ja ne lentävät veden ja paineilman avulla.  Tämä on helppo tapa rakentaa ja lennättää raketteja, eikä se vaadi mitään lupia.  Vesirakettien laukaisujärjestelmä on helppo rakentaa itse.

Pienoisraketit tai pienoismalliraketit ovat kevyitä, yleensä pahvista rakennettuja raketteja, jotka lentävät tehdasvalmisteisella, kertakäyttöisellä rakettimoottorilla.  Raketit rakennetaan joko valmissarjoista tai alusta pitäen itse.  SATS järjestää pari kertaa vuodessa pienoisrakettikursseja.

Hybridiraketit ovat isoja raketteja, joiden moottoreissa on kiinteä polttoaine ja nestemäinen hapetin, yleisimmin muovi ja ilokaasu.  Tätä tekniikkaa käytti mm. SpaceShipOne lentäessään avaruuteen.  Suomen avaruustutkimusseura laukaisi Suomen ensimmäisen hybridiraketin Haisunäädän vuonna 2008.  Sittemmin seuran toinen hybridiraketti Iso-Haisu on lentänyt yli kahden kilometrin korkeuteen.

Nesteraketeissa sekä polttoaine että hapetin ovat nestemäisiä.  Useimmat avaruuteen lentävät raketit käyttävät nesterakettimoottoreita, joissa poltetaan kerosiinia tai nestemäistä vetyä sekä nestemäistä happea.  Nesteraketin rakentaminen on haastavaa, sillä se vaatii kahden nestemäisen aineen paineistamisen tai pumppaamisen sopivassa suhteessa palokammioon.

Suomen tiettävästi ainoan nesteraketin on rakentanut ja onnistuneesti laukaissut Panu Bieneck (ent. Pölönen).  Lisäksi Juhani Hemmi rakensi ja testasi usean vuoden ajan nesterakettimoottoria. Aiheesta on kirjoitettu useita artikkeleita Avaruusluotaimeen.

Tarkempia tietoja eri rakettityypistä saat alasivuilta.  SATS:n projekteista on oma sivunsa.

Vesiraketit

Vesiraketti (engl. water rocket) on veden ja paineilman avulla lentävä raketti.  Se on helppo ja hauska tapa rakennella ja lennättää omia raketteja, eikä se vaadi mitään lupia.

Tyypillisesti vesiraketin runkona käytetään 0,5 – 2 litran limsapulloa.  Pullon kaulaan kiinnitetään siivekkeet lennon vakauttamiseksi, se täytetään osittain vedellä, ja sen sisälle pumpataan paineilmaa.  Kun raketti päästetään lentoon, paineilma pakottaa veden ulos kovalla paineella, lennättäen raketin taivaalle.

Yksinkertaisimmissa laukaisumekanismeissa pullo kiinnitetään pumppausletkuun yksinkertaisesti puristamalla.  Tällöin kun paine pullossa kasvaa riittävästi, raketti ampuu lentoon itsestään.  Kehittyneemmissä mekanismeissa pullo pidetään paikallaan pumppauksen aikana ja vapautetaan erikseen.  Alla on ohje laukaisujärjestelmän rakentamiseksi puutarhatarvikkeista.  Vesirakettien laukaisujärjestelmiä on saatavana myös kaupallisesti.

Vesiraketteteista voi rakentaa myös vaiheistettuja tai rinnakkaisia raketteja.  Maailmanennätys vesiraketin lentokorkeudessa on 623 metriä vuodelta 2007.  Korkealle lentäviin vesiraketteihin kannattaakin rakentaa laskeutumisjärjestelmä.  Netistä löytää paljon tietoa aiheesta hakusanalla “water rocket”.

Ohjeet vesirakettien rakentamiseksi:

Laukaisulaitteistoon tarvitset puutarhaletkun pikaliittimen, painetta kestävää letkua, pyörän pumpun, pumppuun sopivan venttiilin tai liittimen, narua, jonkinlaisen telineen sekä epoksiliimaa. Pikaliitin pitää raketin paikallaan ja mahdollistaa sen irroittamisen nopeasti.

Kiinnitä letkun toiseen päähän pikaliittimen lukitusosa ja toiseen päähän venttiili, joka sopii pyörän pumppuun. Kiinnitä pikaliitinpää tukevaan jalustaan. Kiinnitä naru pikalukitusmekanismiin, ja pujota se telineestä alakautta niin, että voit narua vetämällä avata pikalukituksen etäältä.

Tee limonadipullon korkkiin reikä ja liimaa se tukevasti pikaliittimen toiseen osaan. Tästä tulee vaihdettava suutin, jonka voi ruuvata kiinni rakettiin. Pikaliittimen tulee olla niin iso että pullon korkki mahtuu sen sisään.

Raketiksi käytä 0,5 – 2 litran limonadipulloa, ja teippaa tai liimaa pullon kaulaan kolme tai neljä suurehkoa siivekettä, jotka vakauttavat raketin lennon. Voit halutessasi tehdä pullon pohjaan kärkikartion pahvista tai toisesta pullosta.

Laukaistaessa täytä pullo noin kolmanneksen verran vedellä, ruuvaa suutin kiinni pulloon, käännä pullo ylösalaisin ja kiinnitä pikaliittimeen. Pumppaa etäältä pulloon 1–3 barin paine, ja laukaise raketti vetämällä narusta.  Ammu jokainen uusi raketti ensin pienellä paineella.

Muista että kaikki liitokset täytyy tehdä ilmatiiviiksi! Varo laskeutuvaa rakettia!

Pienoisraketit

Tiedot pienosrakettitoiminnan säännöistä ym.

Pienoisraketit (virallisesti pienoismalliraketti, engl. model rocket) ovat keveistä materiaaleista rakennettuja, noin 20  – 150 cm pitkiä raketteja, joita ammutaan tehdasvalmisteisella, kertakäyttöisellä rakettimoottorilla.  Raketit laskeutuvat laskuvarjon tai “streamerin” hidastamina, minkä jälkeen ne voidaan ampua uudestaan.

Pienoisraketti ei ole ilotulite, eikä siihen saa laittaa hyötykuormaksi räjähtävää materiaalia.

Pienosraketit yhdistävät hauskalla tavalla askartelun, yhdessä tekemisen, ulkona oleilun, tieteen ja rakettitekniikan.  Useimmat raketit ovat “perusraketin” näköisiä, mutta ne voivat yhtä hyvin olla aitojen avaruusrakettien pienoismalleja, futuristisia malleja tai rakettiliidokkeja.  Niiden kyytiin voi laittaa myös hyötykuormaa kuten korkeusmittareita tai kameroita.

Rakettiharrastus Suomessa

SATS on järjestänyt 90-luvun lopulta lähtien rakettikursseja, joilla käydään läpi rakettien rakennetta ja toimintaperiaatteita sekä turvallisuusnäkökulmia.  Kurssilla oppii suunnittelemaan ja rakentamaan vakaita raketteja sekä lennättämään niitä turvallisesti.  Kurssin suoritettuaan saa myös luvan ostaa rakettimoottoreita ja lennättää raketteja ympärivuotisesti.

Rakettimoottoreita tuo maahan ja myy Finn Remote Bernt Hoffrén ky.  Moottoreiden ostamisen edellytyksenä on rakettikurssin suorittaminen sekä 18 vuoden ikä.  Tätä nuoremmatkin saavat toki rakentaa ja lennättää raketteja, mutta lennätys tapahtuu täysi-ikäisen, rakettikurssin suorittaneen henkilön vastuulla.

Rakettikursseja on järjestänyt Suomessa SATS:in lisäksi Aalto-yliopiston rakettikerho Pollux sekä Tampereen teknillisen yliopiston avaruusteknillinen kerho Castor.  Tulevat rakettikurssit löydät tapahtumasivulta tai Polluxin ylläpitämältä Rakettifoorumilta.

Kurssi on mahdollista suorittaa myös etänä.  Tästä voi kysellä tarkempia tietoja johtokunnalta.

Rakettiharrastuksen taustoja

Rakettiharrastus virisi alkujaan Yhdysvalloissa 1950-luvulla, kun avaruuden valloitus oli juuri alkamassa. Monia kiinnosti kehittää ja ampua omia rakettimalleja, mutta toimivan rakettimoottorin rakentaminen oli haastavaa ja riskialtista. Monet itsesuunnitellut moottorit räjähtivät pommin tavoin.  Tätä kysyntää varten kehitettiin 1950-luvun lopulla kaupallisesti valmistetut rakettimoottorit, joita saattoi käyttää omissa rakettimalleissaan.

Rakettiharrastus on levinnyt ympäri maailmaa, mutta paikalliset lainsäädännöt vaikuttavat paljon harrastuksen puitteisiin.  Joissakin maissa rakettimoottoreita saa tiettyyn kokoon asti ostaa kuka vain, toisaalla moottoreita ei saa lainkaan.

Suomessa harrastuksen tila on vaihdellut viimeisen vuosien aikana.  Ennen 90-lukua moottoreita saattoi ostaa vapaasti harrastekaupoista Suomessa.  90-luvun puolivälissä sattuneet ilotuliteonnettomuudet (mm. Komet Bomb) aiheuttivat kuitenkin muutoksia lainsäädännössä, mikä kielsi rakettimoottoreidenkin myynnin kokonaan.

90-luvun lopulla SATS:n perustajajäsen Bernt Hoffrén sai myyntiluvan Turvatekniikan keskukselta (Tukes) neljälle saksalaisen Weco Feuerwerksin valmistamalle moottorimallille.  Tukesin ehtona rakettimoottoreiden myynnille kuitenkin oli, että ostajat ovat saaneet riittävän koulutuksen rakettien lennätykseen.  Tämän myötä SATS alkoi järjestää rakettikursseja, jonka suoritettuaan sai ostaa rakettimoottoreita ja lennättää raketteja ympärivuotisesti.  Kurssilla tutustutaan rakettien vakauteen ja lento-ominaisuuksiin sekä turvallisuusnäkökulmiin.

Vuonna 2013 Weco Feuerwerks ilmoitti lopettavansa rakettimoottoreiden valmistuksen.  Sen sijaan eurooppalainen Klima oli alkanut valmistaa uudentyyppisiä rakettimoottoreita harrastelijoille.  Kliman moottoreilla on eurooppalainen CE-hyväksyntä, eivätkä sen vuoksi vaadi myyntilupaa Tukesilta.  Tukes pitää kuitenkin erittäin toivottavana, että moottoreita luovutetaan vain henkilöille, joilla on riittävä tietämys niiden käytöstä.

Räjähdysainelainsäädäntöä ollaan parhaillaan uudistamassa ja se tulee mahdollisesti vaikuttamaan myös rakettiharrastukseen. Tukes kuitenkin suhtautuu positiivisesti harrastukseen, joten suuria muutoksia ei ole odotettavissa.  SATS pyrkii olemaan aktiivinen ja vaikuttamaan lainsäädännön valmisteluvaiheessa edistääkseen rakettiharrastuksen mahdollisuuksia Suomessa.

Hybridiraketit

Yleistietoa hybridirakettien toiminnasta, harrastuksesta ja säännöistä Suomessa.  Viittaukset Haisunäätä-projekteihin ja Supikoiraan.

Klassinen hybridimoottori rakentuu kiinteästä polttoaineesta ja nestemäisestä tai kaasumaisesta hapettimesta. Tämä on turvallinen mekanismi, eikä tarvita räjähtäviä ainesosia. Olemme projekteissamme käyttäneet kaupallisia moottoreita (Hypertek), joissa polttoaineena on polymeeriseos ja hapettimena nestemäinen dityppioksidi (N20, ‘ilokaasu’). Muita vaihtoehtoisia yhdistelmiä on runsaasti. Jopa kermavaahdon valmistukseen käytettyjen 8 g:n N2O-ampullien ympärille on rakennettu mikrohybridimoottoreita.

Käänteinen (reversed) hybridimoottori on olemassa, mutta riskeiltään suurempi.Siitä ei  tässä enempää, ei myöskään tribridimoottorista eikä ramjet-muunnelmista.

Palava osa polttoaineesta on vain palokammion reunoilla ole höyrystynyt osuus. On tavallaan vaikea polttaa polttoainetta kovin nopeasti. Niinpä palopinnan kasvattaminen on edellytys työntövoiman kasvattamiseksi. Pienillä moottoreilla tämä ei vielä ole ongelma. 

Hybridimoottorin palamista voi säädellä ja sen voi välillä sammuttaa. Vrt. SpaceShipOne.

Polttoaine on verraten halpaa ja kestää kovaakin  käsittelyä, koska se ei ole räjähde.  

Palamisnopeus ei ole kovinkaan herkkä lämpötilan muutoksille, tämä helpottaa moottorin suunnittelua. Toleranssitkaan eivät ole liian tiukat. 

Hybridimoottori on mainio harrastajan valinta kokoluokissa J…M. Tämän kokoiset kiinteää polttoainetta käyttävät moottorit ova jo kalliita ja niitä on Suomessa toistaiseksi vaikea saada. 

Nestemoottorit ovat vieläkin kalliimpia ja vaativampia rakennettavia. 

Haittapuolena on hybridimoottorin osien ja tarvittavan käynnistysjärjestelmän koko ja ehkä hinta, mutta laitteistoa voi hyödyntää lähes loputtomiin. Moottori lisää ns. kuollutta painoa reilusti (painesäiliö, metallinen. injektori ja palamaton osuus polttoaineesta), tämä vaikuttaa raketin suorituskykyyn.