Kaikki Tekniikan ihmeet sarjan osat

Insinööritaidon näytteitä on maailma täynnä.
Polyteekkari listasi näistä muutamia.

Ihme 1: Ydinsukellusvene Akula

Kylmän sodan ollessa jäätävimmillään kaksi ydinasekolossia uhkasi toisiaan halki planeetan vastakkaisilta puolilta maapalloa. Yhdysvallat oli kehittänyt ydinaseen, joten sillä oli aluksi etumatkaa suhteessa vastustajaansa. 80-luvulle tultaessa Neuvostoliitto kuitenkin oli saavuttanut ja monin paikoin ohittanut kilpakumppaninsa aseiden teknisen tason.

Yksi suurvaltakiistan hämmästyttävimpiä tuotoksia ovat ydinsukellusveneet, joista mahtavin on Neuvostoliiton Akula eli suomeksi hai, Nato-koodinimeltään Typhoon.

NL aloitti ohjussukellusveneiden aikakauden vuonna 1955 611-luokan aluksilla, joista Nato käyttää koodinimeä Zulu. 611 oli pieni vanhanaikainen dieselvene, joka muunnettiin kantamaan ohjuksia. Pian kävi selväksi, että sukellusvenesodankäynnin luonne muuttuisi täysin.

Vanhastaan sukellusveneillä oli pyritty meritaisteluissa yllättämään vastustajan pinta-alukset. Kun ne alkoivatkin kantaa massiivista tuhoa aiheuttavia ydinaseita, niiden pääasialliseksi tehtäväksi tuli kaikin keinoin pysyä piilossa vastustajilta.

Kätkemisen tavoitteena on, ettei vastustaja pysty massiivisella ensi-iskulla tuhoamaan kaikkia maan ydinaseita. Alukset alkoivat kasvaa, jotta ne pystyisivät kantamaan entistä suurempia arsenaaleja.

Akula on tuon kehityksen huipentuma. Se on pituudeltaan ja leveydeltään Itämeren matkustaja-autolauttojen luokkaa ja jää vain korkeudessa selvästi jälkeen. Sukellusvene-elokuvista tutusta ahtaudesta on vain vähän jäljellä, upseeristolla on käytössään jopa sauna.

Vene on suunniteltu kuljettamaan 20 mannertenvälistä ydinohjusta salassa ympäri maailman meriä. Kussakin ohjuksessa saattaa olla jopa kymmenen ydinkärkeä, joista jokaisen tuhovoima on yli kymmenkertainen verrattuna Hiroshiman tuhonneeseen aseeseen.

Akula saa käyttövoimansa kahdesta ydinreaktorista, joiden lämpöteho on 190 megawattia kussakin. Veneen energiantuotanto siis vastaa suurin piirtein Helsingin Energian Salmisaaren voimalaitosta.

Ydinvoiman ansiosta alusten tankkaamisesta ei juuri tarvitse huolehtia: ne suunniteltiin kulkemaan koko käyttöikänsä yhdellä latauksella. Toimintasäde kattaa koko maapallon ja Akula kykenee pysyttelemään pinnan alla jopa kuukausia. Koska energiaa on saatavilla yllin kyllin, miehistölle voidaan valmistaa juomavettä sekä happea merivedestä. Rajoittavaksi tekijäksi muodostuu ruokavarasto.

Veneitä rakennettiin kaikkiaan kuusi kappaletta ja seitsemäs peruttiin kylmän sodan päätyttyä. Nykyisin aktiivikäytössä on tiettävästi kolme, ja kahta pidetään reservissä.

Yhdysvaltojen ja Venäjän vuonna 1993 solmima START II -aseistariisuntasopimus laittoi Akuloiden ohjukset vähennettävien listalle. Akulat oli tarkoitus poistaa käytöstä ohjusten vähentämisen ohessa. Vuonna 2002 George W. Bushin hallitus ilmoitti yksipuolisesti vetäytyvänsä ohjuspuolustusjärjestelmän kieltävästä ABM-sitoumuksesta. Päivää myöhemmin Venäjä ilmoitti vetäytyvänsä START II :sta, joten Akulat jatkavanevat toistaiseksi seilaamistaan maailman merillä.

 

Ihme 2: Zuiderzeen patoaminen

Alankomaiden asukkaat ovat taistelleet maastaan luonnonvoimia vastaan niin kauan kuin alueen historiaa tunnetaan. Yli puolet maasta on keskimääräisen merenpinnan tason alapuolella, joten meri on maan asukkaille vakava uhka. Jokien uomat ja lahdet ulottavat tulvavaaran syvälle sisämaahan.

Viime vuosisadan alussa selkeästi suurin merenlahdista oli mahtava Zuiderzee, joka ulottui kymmeniä kilometrejä leveänä ja yli sata kilometriä pitkänä sisämaahan halkaisten Alankomaat Hollantiin ja Friisinmaahan. Aika-ajoin tulvat koettelivat sen rantoja, ja vuonna 1916 poikkeuksellisen suuri tuhotulva huuhtoi Zuiderzeen rantoja. Kokonaisia kyliä upposi. Alankomaiden hallitus päätti panna toimeen pitkään suunnitellun hankkeen meren patoamisesta.

Monivaiheinen hanke on jatkunut siitä asti, eikä ole vieläkään täysin valmis. Koepatojen jälkeen ensimmäinen suuri rakennusvaihe oli sulkupadon, hollanniksi Afsluitdijk, pystyttäminen lahden suulle. Hanke oli mittava, sillä padon pituus oli yli 30 kilometriä ja leveys 90 metriä. Rakentamiseen kului 32 miljoonaa kuutiometriä hiekkaa ja 14 miljoonaa kuutiota savea. Nykyisin sulkupadon päällä kulkee E22-moottoritie.

Afsluitdijk valmistui vuonna 1932 ja meri muuttui järveksi saaden nimekseen IJsselmeer. Tämä oli kuitenkin vasta alkua. Viidessä paikassa järven alueella entinen merenpohja oli todettu sopivaksi kuivattamiselle, ja ensimmäiseksi kohteeksi valittiin Wieringermeer aivan padon länsipään kupeessa.

Kuivattaminen on pitkällinen prosessi. Vedestä tyhjennettävä alue, jota hollanniksi kutsutaan polderiksi, ympäröidään aluksi padoilla. Vaihe kestää kuukausista jopa vuosiin. Sitten pumppuasemat tyhjentävät polderin vedestä, mikä vie useita kuukausia. Paljastuva entinen merenpohja ei kuitenkaan ole täysin kuiva, vaan työ pitää saattaa loppuun ojituksella.

Samalla alueetta valmistellaan viljelykseen levittämällä kasvillisuutta. Ensimmäiseksi kylvetään ruokokasveja lentokoneesta. Ruo´ot kasketaan ja näin saadaan ensimmäinen pohja pellolle. Seuraavana kylvetään rapsia, lopuksi viljaa.

Wieringermeeriä seurasi kolme muuta polderia etelämpänä järvellä, joilla on vallattu yhteensä tuhansia neliökilometrejä uutta maata. Entiselle merenpohjalle on rakennettu useita kaupunkeja, joista suurin on 70 000 asukkaan Lelystad. Kaikkiaan alueella asuu yli 300 000 ihmistä ja vuonna 1986 siitä tuli Alankomaiden 12. maakunta Flevoland.

Ihme 3: Kansainvälinen avaruusasema

Ihminen aloitti avaruusmatkat 1960-luvulla lyhyillä käynneillä ilmakehän ulkopuolella. Pidempi oleskelu avaruudessa on huomattavasti vaativampi projekti. Miehistölle täytyy toimittaa happea, vettä ja ruokaa selvästi pidemmäksi aikaa ja jäte- sekä viemärihuollolle täytyy olla pussitusta kestävämpi ratkaisu. Myös tilaa saisi olla enemmän kuin puhelinkopissa.

Ensimmäisenä ongelman ratkaisivat venäläiset vuonna 1971, jotka luopuivat ennen amerikkalaisia kuumatkoista ja keskittyivät sen sijaan miehitettyihin lentoihin maan kiertoradalle. Ratkaisu oli lähettää asumistilat ja miehistö eri aluksilla. Näin tilaa huollolle ja oleskelulle saatiin paljon enemmän ja pidempiaikainen majailu avaruudessa kävi mahdolliseksi. Avaruusasema oli syntynyt ja sen nimi oli Saljut 1.

Saljut-sarjaa jatkettiin seitsemän aseman verran. Vuoteen 1986 mennessä kokemusta oli kertynyt tarpeeksi, jotta venäläiset uskalsivat aloittaa ensimmäisen monesta osasta koottavan avaruusaseman Mirin rakentamisen. Mirin oli tarkoitus toimia viisi vuotta - se toimi viisitoista. Sen monivaiheisen historian aikana tehtiin useita jopa yli vuoden mittaisia avaruuslentoja, joista yhden aikana kosmonautin entinen kotimaa, Neuvostoliitto, lakkasi olemasta. Mies tuotiin sentään kotiin, mutta monta kuukautta myöhässä.

Samaan aikaan Yhdysvallat suunnitteli omaa avaruusasemaa, samoin Euroopan avaruushallinto. Myös Venäjällä oli suunitelma Mir 2:n rakentamiseksi. Kylmän sodan päättyminen ja poliitikkojen haluttomuus maksaa avaruuslentojen laskuja sai entiset kilpailijat etsimään yhteistä säveltä.

Vuonna 1993 Al Gore ja Viktor Tšernomyrdin julkistivat suunnitelman yhteisestä kansainvälisestä avaruusasemasta. Amerikkalaisten oman avaruusaseman nimeksi piti tulla ensin Freedom ja sitten Alpha, mutta tultuaan mukaan projektiin venäläiset eivät suostuneet ottamaan amerikkalaista alkuperää olevaa nimeä avaruusasemalle. Niinpä se tunnetaan - Kansainvälisenä avaruusasemana.

Avaruusaseman ensimmäinen osa Zarya, venäjäksi aamunkoitto, lensi kiertoradalle vuonna 1998. Pari kuukautta myöhemmin siihen liitettiin ensimmäinen amerikkalainen moduuli, Unity. Avaruusaseman kokoaminen kiertoradalla on vaativa tekninen operaatio. Osat saavat kiertoradalle tullessaan yli 27 000 kilometrin tuntinopeuden, silti ne pitää yhdistää hyvin tarkasti ja varoen.

Avaruusaseman osia on viety kiertoradalle kuudellatoista lennolla ja miltei kymmenen suurta osaa aiotaan vielä liittää asemaan vuoteen 2010 mennessä. Jo nyt aseman mittakaava on melkoinen. Ääripisteistään sen mitat kattavat jalkapallokentän. Täydessä mitassaan sen aurinkopaneelit kasvavat 3000 neliömetriin, nyt niistä on asennettu puolet. Paineistettua tilaa on yli kolmesataa kuutiota eli omakotitalon verran.

Vuodesta 2000 avaruusasemalla on käynyt 14 miehistöä, jotka ylläpitävät ihmisen jatkuvaa läsnäoloa avaruudessa. Miehistöt tutkivat laajaa joukkoa tieteellisiä aiheita, mikrogravitaatiosta ja mikrobiologiasta lääketieteeseen ja maapallon havainnointiin. Samalla karttuu tietoa pitkällisen avaruudessa oleskelun vaikutuksista ihmiseen ja laitteisiin. Nämä tiedot tarjoavat ponnahduslaudan mahdollisille myöhemmille avaruuslennoille eri planeetoille.

Ihme 4: Itaipun vesivoimalaitos

Kiinaan rakennetaan parhaillaan valtavaa vesivoimalaitosta, joka tunnetaan Kolmen solan padon nimellä. Sen massiiviset rakennustyöt ovat saaneet runsaasti huomiota maailman lehdistössä. Silti valmistuessaan Kolme solaa jää edelleen toiseksi Brasilian ja Paraguayn rajajoen patoavalle Itaipun voimalaitokselle.

Itaipun vuosittainen sähköntuotanto vastaan suurin piirtein koko Suomen kulutusta, joka on 85 TWh. Hyvänä vesivuonna tuotetaan selvästi yli 90 TWh. Padolla katetaankin yli 90 % Paraguayn  ja noin 20 % Brasilian sähköntarpeesta.

Kolmen solan padon odotetaan valmistuessaan pääsevän melkein tasoihin tuotannon määrässä - mutta vain melkein, sillä Itaipun sähkötehon odotetaan edelleen kasvavan tehonkorotusten myötä.

Sähköä Itaipussa jauhaa 20 kappaletta 700 MW:n turbiineja. Vertailun vuoksi mainittakoon, että yksikin niistä tuottaisi helposti sähköt koko Helsingille, ja että kunkin turbiinin teho ylittää selvästi esimerkiksi Loviisan ydinvoimalan yhden reaktorin sähkötehon.

Jokainen turbiineista nielaisee täysteholla käydessään seitsemänsataa tonnia vettä sekunnissa. Patoa ruokkimaan on luotu Paraná-jokeen 170 kilometriä pitkä, pinta-alaltaan Päijännettä suurempi tekojärvi.

Idea Paranán juoksun patoamisesta sai alkunsa 1960-luvulla. Vuonna 1966 Brasilian ja Paraguayn ulkoministerit allekirjoittivat sopimuksen soveliaan patoamiskohdan etsimisestä. Vuoteen 1973 mennessä paikka oli löytynyt ja rakentamissopimus solmittiin.

Hankkeen rakennustyöt olivat yhtä suurisuuntaisia kuin tavoitekin. Joki piti ohjata uuteen virtausuomaan työmaan kohdalla vuodesta 1978 alkaen, jotta perustamis- ja rakennustyöt voitaisiin tehdä. Padon pystytykseen kulutettiin yli 12 miljoonaa kuutiota betonia ja tarpeeksi terästä 380 Eiffel-torniin. Korkeimmillaan se kohoaakin 196 metriin, joka vastaa 65-kerroksista rakennusta.

Kun järven täyttäminen alkoi 1982, vedenpinta nousi 100 metriä kahden viikon aikana, kunnes lopulta saavutti padon huippukorkeuden. Sähköä jauhettiin ensi kerran 1984 ja täysi laajuus tuotannossa saavutettiin 1991.

Padon rakentaminen ei sujunut ilman kiistoja. Tekojärven alle jäi lukuisia maantiloja, joiden asukkaiden täytyi muuttaa ennen järven täyttämistä. Myös ympäristövaikutuksista oltiin huolissaan. Biodiversiteetin ylläpitämiseksi patoaltaan rantoja kiertää suojelualue, vaikka seutu muuten on pääosin maanviljelysaluetta.

Ehkä erikoisimman huolen esitti Argentiina, joka vuonna 1979 epäili, että Brasilia voisi avata sotatoimena tulvaportit hukuttaakseen Buenos Airesin. Siitä lähtien Argentiina otettiin mukaan kolmanneksi osapuoleksi patoa koskevissa sopimuksista.

Monista vaikeuksista ja kolmen sotilasvallankaappauksiakin kärsineen maan kiistoista huolimatta patohanke on osoittautunut erittäin merkittäväksi ja taloudellisesti kannattavaksi uusiutuvan energian lähteeksi Etelä-Amerikassa. Sen tuotannolla vältetään vuosittain kymmenien miljoonien hiilidioksiditonnien päästöt.

Suomessakin suuri osa vielä valjastamattomasta vesivoimakapasiteetista löytyy rajajoistamme. Ehkä pitäisi ottaa mallia latinoista.

 
Pekka Tuominen