Kantoraketti

Amerikkalainen Saturn I -kantoraketti

Kantoraketti (engl. Launch Vehicle, LV) on väline, jolla saadaan avaruuslentäjät ja miehittämättömät avaruusalukset kuljetettua Maan pinnalta avaruuteen, tavallisesti Maan kiertoradalle.

Kertakäyttöinen ja monivaiheinen raketti

Yleensä kantoraketit ovat kertakäyttöisiä ja miehittämättömiä, tosin niitä käytetään miehitettyjen avaruusalusten laukaisemiseen. Uudelleenkäytettäviä kantoraketteja (RLV eli Reusable Launch Vehicle) ei ole kehitetty. Luotainraketit voidaan osin käyttää uudelleen, mutta ne ovat eri luokan raketteja kuin kantoraketit.

Kertakäyttöisissä kantoraketeissa (ELV eli Expendable Launch Vehicle) käytetään tavallisesti useampia kertakäyttöisiä rakettivaiheita. Laukaisun alussa tarvittavat suuret polttoaine- ja hapetinsäiliöt ovat myöhemmin turhaa painolastia, joten niistä ja suurimmasta moottorista luovutaan lentomatkan alkuvaiheessa. Kantoraketissa voi olla viisi tai useampia rakettivaiheita, mutta tyypillisesti siinä on 3-4 rakettivaihetta. Ballistisista ydinohjuksista muunnetuissa kantoraketeissa voi olla vain kaksi rakettivaihetta.

Avaruuslentokone vai kantoraketti

Avaruusaikaa kaavailtaessa 1920–1950-luvuilla useimmat visiot koskivat miehitettyjä avaruuslentokoneita. Tämä johtui osin ohjauselektroniikan puutteista, josta syystä avaruusraketin lentäjä nähtiin välttämättömäksi. Miehittämätön kantoraketti kehittyi V-2-ohjuksen kehitystyön jälkeen nopeasti ja sai merkittävimmän aseman satelliittien ja ihmisten laukaisuissa avaruuteen.

Teoriassa uudelleenkäytettävän avaruuslentokoneen etuna olisi lähinnä uudelleenkäytettävyydestä syntyvä kustannussäästö, mutta käytännössä tämä säästö ei ole realisoitunut. Avaruussukkula on uudelleenkäytettävä sen ulkoista polttoainetankkia lukuun ottamatta. Avaruudessa käyneitä uudelleenkäytettäviä avaruuslentokoneita ovat amerikkalaiset X-15 (vuosina 1959–1968) ja SpaceShipOne (2004), mutta ne eivät pystyneet saavuttamaan Maan kiertämiseen tarvittavaa nopeutta. 1990-luvulla NASA tutki mahdollisuutta rakentaa yksivaiheinen kantoraketti (SSTO, single-stage to orbit), mutta kehitystyö ei mennyt McDonnell-Douglasin DC-X-koealuksen leijuntakokeita pitemmälle.

Eräiden kantorakettien ja avaruussukkulan kokovertailu. Kuvassa myös suunnitteilla olevat kantoraketit Ares I ja V.

Kantoraketteja

Pääartikkeli: Luettelo raketeista

Nykyisin käytössä olevat kantoraketit

• Ariane 5, kehittäjä: ESA, valmistaja ja myynti: Arianespace (kaupallinen käyttö ja ESAn suurten avaruusalusten laukaisija)
• Atlas V, Yhdysvallat
• Delta-rakettiperhe - Yhdysvallat (Boeing)
  • Delta II, Yhdysvallat (NASAn käyttämä kantoraketti)
  • Delta IV, Yhdysvallat (vain sotilaskäytössä)
  • Delta IV Heavy, Yhdysvallat (vain sotilaskäytössä)
• Dnepr, Ukrainan avaruusjärjestö
• Falcon 1, Yhdysvallat, yksityinen
• Falcon 9, Yhdysvallat, yksityinen
• GSLV, ISRO
• H-II, Japanin avaruusjärjestö JAXA (kaupallista käyttöä)
• Kosmos-3M, Venäjä
• M-V, Japanin avaruusjärjestö JAXA (vain tiedeluotainten laukaisuun)
• Minotaur, Orbital Sciences Corporation
• Molnija, Venäjä
• NI, Japanin avaruusjärjestö JAXA
• Pegasus, Orbital Sciences Corporation, Yhdysvallat (kaupallinen käyttö)
• Pitkä Marssi, Kiinan avaruushallinto, Kiinan kansantasavalta
• Polar Satellite Launch Vehicle, Intian avaruusjärjestö (ISRO (kansallinen käyttö muutamin poikkeuksin))
• Proton, Venäjä
• Rockot, Venäjä
• Shtil, Venäjä
• Sojuz, (Venäjän avaruusjärjestö)
• Taurus, Yhdysvallat
• Titan IV, Yhdysvallat
• Tsyklon, Ukrainan avaruusjärjestö (kirjoitetaan myös Tsiklon). 70% raketin osista on venäläistä alkuperää.
• Unta, Korean demokraattinen tasavalta
• Zenit, Ukraina, Sea Launch (Ukraina, Venäjä, Yhdysvallat - kaupallinen)

Kehitteillä olevia kantoraketteja

• Angara, Venäjä
• Ares I, NASA
• Ares V, NASA
• Falcon 9 Heavy, Yhdysvallat, yksityinen
• Tsyklon 4, Ukraina
• Vega - ESA, moottoreita testattu vuodesta 2006 alkaen, koelento vuonna 2011 tai 2012
• VLS-1, Brasilian avaruusjärjestö

Käytöstä poistettuja

• Ariane 1, ESA
• Ariane 2, ESA
• Ariane 3, ESA
• Ariane 4, ESA
• Atlas, Yhdysvallat
• Atlas II, Yhdysvallat
• Delta III, Yhdysvallat
• Diamant, Ranskan avaruusjärjestö CNES
• Energija, Neuvostoliitto/Venäjän avaruusjärjestö
• Europa, ELDO
• Little Joe II, NASA
• N1, Neuvostoliitto, kuuraketin kehitystyö
• OTRAGin rakettikehitystyö, Saksan liittotasavalta (1975-1983)
• Paektusan, Korean demokraattinen tasavalta (1990-luku)
• R-7, Neuvostoliitto
• Saturn I, NASA
• Saturn IB, NASA
• Saturn V, NASA
• Starchaser 4 - raketti (?)
• Thor, Yhdysvallat
• Titan I, Yhdysvallat
• Titan II, Yhdysvallat
• Titan III, Yhdysvallat
• Tsyklon, Neuvostoliitto
  • Tsyklon 2, Neuvostoliitto, Venäjä, Ukraina
  • Tsyklon 3, Neuvostoliitto, Venäjä, Ukraina

Kantorakettien valmistajia

Yhtiö	Kotimaa	Onnistuneita laukaisuja	Kommentteja
Arianespace	EU, pääkonttori Ranskassa	240+	Tuotteet oma ranskalainen Ariane 5, italialainen Vega (2011 alkaen) ja venäläinen Sojuz
Antrix	Intia	Kymmeniä	Tuotteita PSLV, GSLV. Jälkimmäisen ison kantoraketin intialaisen ylimmän rakettivaiheen kehitys päätyi vuonna 2010 kahteen epäonnistuneeseen laukaisuun.
EADS Astrium Space Transportation	EU	Arianespacen teollinen pääurakoitsija	Ariane 5 toteutus
Eurockot Launch Services	EU	Useita, venäläisen Rockot-raketin myyntiyhtiö	Omistaja EADS Astrium
International Launch Services	Yhdysvallat (ULA) ja Venäjä	Noin 100	Venäläisen Proton-raketin myynti länsimaissa
ISC Kosmotras	Venäjä, Ukraina ja Kazakhstan
Orbital Sciences Corporation	Yhdysvallat	Kymmeniä	Tuotteet Pegasus, Taurus ja Minotaurus
SpaceDev	Yhdysvallat	Muutama ?	Omistaja Sierra Nevada Corporation
SpaceQuest	Yhdysvallat	Ei yhtään?
SpaceX	Yhdysvallat	1
Sea Launch	Venäjä, Yhdysvallat, Ukraina, Norja	26 (yrityksiä 29)	Omistaa yhtiön Land Launch, jonka laukaisut Baikonurista. Sea Launch on vuonna 2009 Yhdysvalloissa suoritustilassa. Rakettina venäläis-ukrainalainen Zenit.
Starsem	Ranska, Venäjä	Kymmeniä	Myy mm. ESAlle Sojuz-laukaisupalveluita
United Launch Alliance	Yhdysvallat, Boeing, Lockheed-Martin	Kymmeniä	Delta IV, Atlas V

Länsimaiden rakettiteollisuuden vaikeudet avoimessa taloudessa

Kantorakettiteollisuus syntyi 1950-luvulla ballistisia ohjuksia valmistamasta teollisuudesta, siksi raketteja oli pitkään vain Yhdysvalloilla ja Neuvostoliitolla. Muutkin toimijat (Eurooppa, Intia, Kiina, Ukraina) kehittivät omat kantorakettinsa ohjuksista. Myöhemmät toimijat - esim. Brasilia, Etelä-Korea - ovat lähinnä ostaneet teknologia Venäjältä.

Teollisuus toimi kullakin talousalueella kylmän sodan loppuun asti suojeltuna. 1990-luvun alusta lähtien Venäjä, Kiina ja pienemmässä määrin Intia ovat alkaneet viedä laukaisupalveluita, jonka jälkeen Yhdysvaltain rakettiteollisuus on keskittynyt palvelemaan vain kansallista NASAn ja puolustusministeriön luomaa markkinaa.

Arianespace on jäänyt puun ja kuoren väliin. Vuonna 2010 Länsi-Euroopan Arianespace-yhtiö ajautui niin pahoihin talousvaikeuksiin Ariane 5-kantorakettinsa myynnin ja tuotantokustannusten kanssa, että yhtiö vaatii 100 miljoonaa euroa vuodessa subventoita Euroopan avaruusjärjestöltä - tämä tuki korvaisi suuremman juuri päättyneen monivuotuisen tuen. Kevättalvella ESA hyväksyi Arianelle 120 M€/vuosi tuen kahdeksi vuodeksi ja Ranska on panostamassa muutama sata miljoonaa euroa Ariane 5:n seuraajan kehittämiseen. Kesällä 2011 Arianespace alkoi avoimesti mainostaa Ranskan vientiluottoyhtiön Cofacen matalakorkoisten luottojen käyttöä rakettilaukaisujen ostossa, inflaation kiihtyessä matala korko yhdistettynä pitkään maksuaikaan tuo ostajalle alennuksen hinnassa.

Yhdysvaltain 1990-luvulla kylmän sodan lopun aseteollisuuden laman korjauksena kehitetty EEVL, kehittynyt kartakäyttöinen suuri kantoraketti, eli käytännössä ULA-konsortion (Boing ja Lockheed-Martin) Atlas V ja Delta IV kantoraketit on myös huonossa taloustilanteessa vaikka näitä raketteja ei lainkaan myydä vapailla markkinoilla eli eivät kohtaa kilpailua. Atlas V kantorakettilaukaisun hinta oli vuodet 1999-2010 100-125 miljoonaa dollaria, mutta syyskuussa 2010 sopimushinta on ollut jopa 334 miljoonaa dollaria. ULA-konsortion myymien rakettien hinta on noussut jopa 50 % neljässä vuodessa , joka kertoo yritysten tulojen tarpeesta avaruusalus- ja rakettihankkeiden lukumäärän vähetessä mm. Sukkulan käytöstä poistumisen vuoksi.

ULA-yhtiö on ehdottanut 5-vuotisen rakettitoimitussopimuksen DOD:n kanssa hinnan nostoa kuudesta miljardista dollarista kymmeneen miljardiin dollariin. NASAlta on - kautena, jolloin Obaman hallinto pyrkii vähentämään valtiovelan kasvun kiihtymistä - vaadittu suuren kantoraketin kehittämistä, mutta NASAn budjetin hyväksymisen epäonnistuttua lokakuussa 2010, jolloin uusi fiskaalivuosi alkoi, rahoituksen löytyminen on hyvin epätodennäköistä. Maaliskuussa 2011 NASAn pääjohtaja kieltää NASAa aloittamasta raskaan HLLV-kantoraketin kehittämistä, jota Kongressi oli budjettilakeja säätäessään vaatinut, tämä raketti on saanut pilkkanimen "Congressionally Designed Rocket". Kongressin edustajat, jotka pyrkivät estämään Obaman hallitusta päättämään GW Bushin hallinnin Constellation-ohjelmaa ja siihen liittyviä rakettiohjelmia, ovat pääsääntöisesti republikaaneja. . Tästä voisi päätellä republikaanien pyrkivän käynnistämään NASAn kuuohjelman uudestaan, jos valta iirtyy heille seuraavissa presidentivaaleissa. NASAn rahoituksen ja rahoituksen kohdistaminen on viimeisen vuoden aikana joutunut kovemman poliittisen kädenväännön kohteeksi kuin koskaan NASAn historiassa. Pian Obaman hallinnon viestin, ettei Kongressin painostukseen alistuta NASAn ohjelmavalinnoissa, jälkeen Boeing ilmoitti 800 työntekijän lomauttamisesta rakettitehtaallaan. Huhtikuun alussa 2011 ilmeni, että NASA on lain velvoittamana pakotettu tekemään 500 miljoonan dollarin julkisen sektorin panostuksen ULA-yhtiön eläkekassaan, jota yksityinen sektori eli kyseinen yhtiö ei ole rahoittanut sääntöjen mukaisesti, jotta ULAn 11000 nykyistä ja tulevaa eläkeläistä voivat saada työeläkkeensä. Toukokuussa ULA-rakettikonsortio ilmaisi irtisanovansa noin 2900 työntekijää elokuuhun 2011 mennessä.

Yhdysvaltain 2000-luvulla ainakin nimellisesti yksityisesti kehitetyt pienemmät kantoraketit ovat jo tuotekehityksen aikana voittaneet NASAlta suuria rakettilaukaisu-urakoita, rakettien luotettavuus määrittää näiden yhtiöiden taloustilanteen 2010-luvun alkupuolella.

Maaliskuussa 2011 julkisuuteen nostettiin tarina, jossa venäläiset ovat voittaneet laukaisukilpailun Protonille Venäjän vientitakuulaitoksen Eximbankin tuella Hughesille, joka vuotta hankki Arianespacen laukaisun toiselle satelliitilleen Ranskan vientitukiorganisaation Cofacen tuella. Tämänkaltaisesta suuryhtiöiden nauttimasta valtionavusta on viime aikoina julkisissa lausunnoissa ainakin eräissä länsimaissa haluttu eroon. Avaruusalalla tuki usein kohdistuu samalla myös aseteollisuuden pienimpään haaraan.

Keväällä 2011 myös Venäjän rakettiteollisuus on julkisesti väittänyt tehneensä myyntihintaan nähden 50 % tappiota, kun se myi 2000-luvulla RD-180-rakettimoottoreita Yhdysvaltoihin. Viesti kuulostaa teollisuuden halulta nostaa hintoja katteidensa nostamiseksi.

Kesällä 2011 Yhdysvaltain kongressi oli päättämässä Yhdysvaltain ilmavoimien avaruusohjelmien kustannusten kasvun vähentämisestä vähentämää GPS:n rahoitusta, kieltämällä useamman tietoliikennesatelliitin tilaukset kerrallaan ja vähentämällä rahoitusta kantorakettien ostoon.

Elokuussa 2011 Utahin osavaltion poliitikot ja rakettimoottoriteollisuus kautta Yhdysvaltojen on alkanut voimakkaan lobbauksen kiinteäajoainerakettien kehittämiseksi. Ballististen ohjusten tuotannon päättyminen, uusien kantorakettien entistä harvempi kehittäminen ja jopa ilmatorjuntaohjusten vähäisempi kysyntä on luonut alalle ylikapasiteettia, joka merkitsee tuotantolinjojen ja suunnittelutoimistojen hiipumista. Euroopassa Vega-kantoraketti on toiminut alaa elvyttävänä tekijänä, mutta Yhdysvaltojen rakettiteollisuuden koko vaatisi isompia korjaustoimia, joita on vaikea toteuttaa ajankohtana, jolloin valtion kulubudjetteja tulisi leikata kansantalouden tilan vuoksi.

Mahdolliset laajamittaiset ympäristöä tuhoavat vaikutukset

Vuonna 2011 julkaistiin tiedelehdessä ja Yhdysvaltain ympäristöviranomaisen Environmental Protection Agency toimesta varoitus, jonka mukaan kiinteäajoainerakettimoottoreista tulee rakettilaukaisuissa ja ajoaineen tuotannon aikana Yhdysvaltain vesistöihin ja sitä kautta eläimiin ja ihmisiin liikaa perkloraattia. Aine on karsinogeeninen ja aikaansaa kilpirauhasvaurioita.

Katso myös

• Avaruuslentokone
  • Avaruussukkulat
• Ajoaine
• Ohjus

Aiheesta muualla

• Raketteja

Kantoraketit

Nykyiset:	Ariane 5 - Atlas V - Athena - Cosmos-3M - Delta II - Delta IV - Dnepr - GSLV - H-IIA - Pitkä marssi - Minotaur - Pegasus - Proton - PSLV - Rockot - Shavit - Shtil' - Start-1 - Strela - Sojuz (U, FG, 2) - Taurus - Tsyklon-3 - Volna - Zenit
Suunnitellut:	Angara - GSLV III - GX - H-IIB - KSLV - Pitkä marssi 5 - Taurus II - Vega - Ares (I, IV, V)
Entiset:	Ariane (1, 2, 3, 4) - Atlas SM-65 Atlas, I, II, III) - Black Arrow - Delta III - Diamant - Energija - Europa - H-II - J-I - Juno I - Lambda - Mu (V) - Molnija (M) - N1 - Polyot - R-7 - Saturn (I, IB, V, INT-21) - Scout - Sparta - Thor - Thor-Agena - Thor-Burner - Thorad-Agena - Titan (I, II, III, IIIB, IV) - Tsiklon (2) - Vanguard - Voshod - Vostok