torstai 22. helmikuuta 2024

Bulkista virtaa

Aiemmin kirjoitin, kuinka halveksitun bulkin tuottamiseksi piti hankkia tavattoman kalliita ja monimutkaisia paperikoneita. Ja koska nuo koneet todella olivat kalliita, niitä ryhdyttiin myös meillä Suomessa rakentamaan itse. Ensimmäinen paperikone rakennettiin Viipurin konepajalla vuonna 1904, ja niitä alettiin myös suunnitella Suomessa vuonna 1948. Näillä päätöksillä oli kauaskantoisia seurauksia.

Olen kai aiemmin hieman kuvannut tällaisen koneen toimintaa. Märkä paperiliemi ajetaan liikkuvalle seulakankaalle eli viiralle. Siitä muodostetaan paperirata, joka tiivistetään ja kuivataan sitten kymmenien pyörivien telojen avulla. Kuulostaa yksinkertaiselta. Ja sitähän se on periaatteessa, mutta käytännössä se onkin yllättävän vaikeaa. Paperikoneen pitää olla tehokas. Niinpä nykyaikaisen paperikoneen paperiradan leveys on kymmenisen metriä, ja tuo rata liikkuu yli 100 km tuntinopeudella. Paperi on haurasta ja helposti repeävää, joten tuon jättiläiskoneen täytyy käsitellä sitä hellävaraisesti, ja joka tilanteessa, ryömintävauhdista huippunopeuteen. Eikä siinä vielä kaikki. Kulkiessaan koneen läpi paperi venyy aavistuksen verran, joten jokaisen telan täytyy pyöriä aina hieman edeltävää nopeammin.

Vanhimpien paperikoneiden käyttövoiman jakelu noudatti oman aikansa teollista käytäntöä. Koneen rinnalla kulki pitkä valta-akseli, josta voima siirrettiin eri telaryhmille hihnojen välityksellä. Pitkän päälle ja koneiden nopeuden kasvaessa tällainen voimansiirto ei ollut riittävän tarkka. Siksi hihnat korvattiin täsmällisemmin toimivilla hammaspyörävaihteilla.

Mutta miten saadaan helpoiten toteutettua eri telaryhmien käyntinopeuserot? Valtion tykkitehtaasta oli tullut sodan jälkeen valtion konepajayhtiö Valmet, ja se rakensi ensimmäisen paperikoneensa vuonna 1953. Valmetin hammaspyöräosasto keksi ratkaisun mekaaniseen voimansiirtoon. Se on differentiaalivaihde, josta olen aiemmin kertonut. Hitaasti pyörivä ylimääräinen akseli syöttää kuhunkin vaihteeseen tarvittavan nopeuseron.

Kehitys ei tietenkään loppunut tähän. Sähköinen käyttövoima, jossa olisi moottorit erikseen kullekin kullekin telaryhmälle, mahdollistaisi sekä tarkan että hyvin joustavan paperikoneen ajon kaikissa erilaisissa tilanteissa. Strömbergin tehdas oli erikoistunut valmistamaan suuria sähkökoneita, ja yhtiö kehitti innolla moottoreiden elektronista säätöä. Paperikone olisi lupaava sovelluskohde. Sen laitteisto olisi hyvin kallis, joten siitä saataisiin mukavasti liikevaihtoa. Tosin kohde oli myös hyvin haastava. Paperikoneen nopeuden sähköinen säätö kuitenkin onnistui, ja paransi omalta osaltaan paperikoneita valmistavien yhtiöiden kilpailukykyä.

Kyky valmistaa korkealuokkaisia suuria sähkökoneita yhdistyi luontevalla tavalla niiden sähköiseen ohjaukseen. Strömbergistä tuli nopeasti tehoelektroniikan huippuosaaja, joka oli jopa vuosia edellä alan muista toimijoista. Eräs hyvin merkittävä toimiala olivat laivojen sähkökäytöt. Erityisesti jäänsärkijöissä sähköiset potkurikoneistot tarjoavat merkittäviä etuja vaikeissa talviolosuhteissa. Tuotelinjaa jatkavia menestystuotteita ovat laivojen Azipod- ruoripotkurit. Myös yhteistyö Valmetin kanssa hyödytti molempia osapuolia. Hyviä esimerkkejä ovat – paperikoneiden ja muiden puunjalostuskoneiden ohella – raitiovaunut, veturit ja rautateiden lähiliikennejunat.

Helsingin metro oli erityisen tärkeä yhteistyökohde. Hanke oli myöhässä aikataulusta, ja se antoi Strömbergille mahdollisuuden kehittää siihen aivan uudenlainen moottorielektroniikka: taajuusmuuttaja eli invertteri. Sen ansiosta suurten koneiden ja kulkuneuvojen moottoreina voidaan käyttää teollisuudessa yleisiä oikosulkumoottoreita. Ne ovat yksinkertaisia, halpoja ja lähes huoltovapaita. Tuolle tehoelektroniikan keksinnölle annettiin nimeksi SAMI (Strömbergin Asynkroni Moottori Invertterikäyttö). Tällaisen laiteen rakentamista suurille tehoille – jopa tuhansille kilowateille- pidettiin aikanaan mahdottomana, mutta se onnistui. Invertteristä tuli teollisuudessa vakioratkaisu aina, kun tarvittiin tarkkaa ja joustavaa moottorien tehon ja nopeuden säätöä: kuluttajan pesukoneista ja lämpöpumpuista aina juniin ja laivoihin asti. Kun moottoreita voidaan säätää tarkasti ja käyttää vain sellaisella teholla kuin kulloinkin tarvitaan, energian säästöt ovat todella suuria, Suomessakin usean voimalaitoksen verran.

Tarinan johtopäätös on ristiriitainen. Yksinkertaisen bulkin tekeminen nosti maamme edistyneiden teollisuusmaiden eturiviin. Kaikki on mahdollista, kunhan suhtaudutaan vakavasti.

 

Azipod-ruoripotkureita laivan pohjassa. Kuva: ABB

 


keskiviikko 14. helmikuuta 2024

Oivaltamisesta

Perinteinen psykologia erottelee toisistaan hitaan oppimisen ja oivaltamisen. Eräs tällaisen erottelun tarkoitus näyttää olevan korostaa ihmisen ainutlaatuisuutta verrattuna eläimiin. Mutta onko todella niin, eivätkö eläimet muka voi oivaltaa? En ole asiasta lainkaan varma. Sitä paitsi uudempi aivotutkimukseen nojaava psykologia, neuropsykologia ei näytä edes mainitsevan oivaltamista. Tai ainakaan se ei erotu erillisenä ”kognition lajina”, niin kuin hienosti sanotaan.

Arkipuheessa käytämme kuitenkin tätä sanaa. Ilmeisesti tällainen ilmiö on ainakin kokemisen tasolla olemassa. Mistä siis on kysymys? Koetan avata asiaa, ainakin itselleni.

Ehkä pitäisi avata hieman mielen mekanismeja. Keskeisiä mielen resursseja ovat muisti ja merkitys. Muistissa on oikeastaan mielemme olennaisin osa, ihminen erottuu yksilönä muistinsa sisällön kautta, Muisti tallentaa, hyvin tiiviissä muodossa, koko kokemushistoriamme. Se ei tallenna vain kielellistä historiaa eli ”tekstejä”, vaan kaikkea kokemaamme: aistimuksia ja tunnetiloja. Tietoisesti käytössä olevaan muistiimme tallentuu asioita, jotka olemme kokeneet merkityksellisiksi. Ja itse asiassa muistiin tallentuu myös aistimuksia, jotka eivät ole käyneet tietoisuudessamme. 

Aina kun koemme jotain, se herättää mielessämme merkityksen tuntemuksia. Tuo merkityksen tunteminen lähtee siitä, että aistimuksemme ja tunnetilamme herättävät henkiin aiemmin tallennettuja muistikuvia. Jos nuo muistikuvat ovat voimakkaita, kokemuksemme voimistuu ja tallentuu muistimme uudeksi sisällöksi. Koko mielemme toiminta on tällaista merkityspeliä, merkitysten kalkyyliä.

Tämä voi tuntua oudolta, tai monimutkaiselta, tai miksei se voi tuntua myös luonnolliselta tai yksinkertaiselta. Joka tapauksessa se on hieman erilaista, mitä voimme lukea psykologian kirjoista. Asiaan voi tutustua tarkemmin uudesta kirjastani Robottipuisto. Esseitä ihmisen ja koneen älystä (Momentum 2023).

Nyt pääsemme vähitellen oivaltamisen. Neurologian kannalta ymmärrän sen näin: oivallus on voimakkaasti ja äkillisesti koettu merkityksen tunne. Usein puhutaan ”ahaa-elämyksestä”. Asioiden merkitys ikään kuin paljastuu. ”Näin se onkin”. Oivallus voi syntyä lukiessa, seurassa, työskennellessä, tai itsestään, jopa nukkuessa. Se voidaan selittää siten, että suuri joukko heikkoja muistivihjeitä kytkeytyy mielessämme uudella tavalla. Usein tuo kytkeytyminen on itseään vahvistava: syntyy uusi yhteys, joka puolestaan kutsuu esiin muita muistivihjeitä, ja syntyy vyörymäinen muistivihjeiden tulva. Tämä itseään vahvistava prosessi selittää, miksi oivalluksen tunne on usein niin voimakas, nopea ja elämyksellinen.

Tästä oivalluksen selityksestä voidaan tehdä erilaisia johtopäätöksiä, jotka arkikokemuksemme vahvistaa. Oivallus voi olla voimakas, mutta se voi olla myös heikko, ja se voi edetä vaiheittain, sarjana isompia ja pienempiä oivalluksia. Tärkeä asia on, että oivallus ei aina ole kieleen liittyvä, vaan se voi koskea tunteita tai havaintoja. Usein koemme oivalluksen, mutta emme osaa pukea sitä sanoiksi. Oivallus voi olla myös heikko, ja sen takia emme voi tehdä selvää rajaa oivaltamisen ja muun ajattelun välillä. Voimme myös antaa vastauksen kysymykseen, johon viittasin alussa. Voiko eläin oivaltaa? Ilman muuta, koska oivallukset eivät läheskään aina liity kieleen.

No niin, nyt on teoretisoitu aika lailla, ehkä on syytä siirtyä lähemmäs käytäntöä. Oivallus on nimittäin selittämätön. Emme voi käskeä muistissamme olevia mielikuvia järjestymään jollain tietyllä tavallas. Ja tämä liittyy opettamiseen. Oppikirjoissa yritetään yleensä välittää joku oivallus: opetettava asia tulee oivalta näin. Mutta koska oivallusta ei voi selittää, oppikirjan tekijät esittelevät sellaista materiaalia, josta oivallus voisi muodostua. Hyvät opettajat koettavat saada oppilaansa oivaltamaan. Mutta he eivät voi selittää ”rautalangasta vääntäen”, miten pitää oivaltaa. Siksi kokemukseni mukaan hyvät opettajat ovat laaja-alaisia. He kuvaavat asioita monelta näkökulmalta, ja usein he kertovat myös kaikenlaisia tarinoita, jotka eivät tunnu edes liittyvän asiaan. Ja jotenkin, kaikesta moninaisuudesta huolimatta tai juuri sen takia, oivallus sitten syntyy. Koska me ihmiset olemme erilaisia, ja koemme ja oivallamme eri tavoin.

Nyt voimme siirtyä vielä konkreettisempiin esimerkkeihin. Jos jollakin on kiinnostusta pohtia mekaanisia laitteita, voisin esitellä tasauspyörästön. Se löytyy kaikista autoista, ja tuon laitteen ansiosta moottorin voima siirtyy kaarteessa vetäville pyörille tasaisesti, vaikka ne pyörivätkin eri nopeudella. Se on tärkeä ominaisuus, sillä muuten vetävien pyörien renkaat kuluisivat voimakkaasti. Siksi tasauspyörästö, toiselta nimeltään differentiaalivaihde, keksittiin jo 1800-luvulla.

Mutta en voi kertoa, miten tasauspyörästö toimii, sillä sen oivaltamista ei voi selittää. Tasauspyörästön kuvia löytyy helposti netistä. Jos lukija ei aiemmin ole pohtinut tasauspyörästön ideaa, kehotan tutkimaan erilaisia periaatekuvia huolellisesti. Ehkä oivallus syntyy, ja se tuntuu aika hauskalta.

Mutta kaikilla ei ole taipumusta näin hankaliin mekanismeihin. Silloin voi harjoitella vaikka yksinkertaisemmalla planeettavaihteella. Miten ja miksi sillä voi muuttaa pyörimisnopeutta.

Tai kiinnostava harjoituskohde voisi olla Möbiuksen nauha. Sillä on vain yksi reuna ja yksi puoli! Voiko sitä selittää? Lukija voi askarrella paperista tällaisen nauhan, viimeistään silloin se oivaltaa. Entä jos nauhan tekee kääntämällä sen päitä koko kierroksen, ennen kuin ne liimaa yhteen? Vaikea kuvitella, mutta kokeilemalla se selviää.

Itselleni tuli aikanaan hieno oivallus, kun insinööriopinnoissa tuli vastaan ns. Fourier-muunnos (sen avulla voidaan muodostaa signaalin spektri). Muunnos voidaan esittää kaavana, ja ymmärsin toki helposti tuon kaavan, se on aika yksinkertainen. Mutta en oivaltanut, mitä tuo muunnos tekee. Oivalsin sen vasta, kun harjoitustyönä kirjoitin ohjelman, joka tekee muunnoksen.

Amerikkalainen filosofi ja kirjailija Robert Pirsig kirjoitti 1970- luvulla legendaarisen kirjan Zen ja moottoripyörän kunnossapito. Kirja käsittelee muiden asioiden ohella myös moottoripyöriä. Ja Pirsig teki musertavan havainnon. Moottoripyörän huolto-oppaat tai alan oppikirjat eivät pysty selittämään, miten moottoripyörän moottori toimii. Sen oivaltaminen syntyy vain omasta kokemuksesta sekä keskusteluista toisten pyöräilijöiden ja korjaamojen kanssa.

Kirja ei välttämättä aukea aivan helposti, tai sitten se menee maalin ohi. Kannattaa kuitenkin yrittää. Olen kertonut kirjasta blogissani vuonna 2019 (Zen ja äärimmäinen laatukirja). Ehkä kirjaa kuvaa, että Pirsig tarjosi käsikirjoitusta ensin turhaan 121 kustantajalle. Sitten siitä tuli menestys.

keskiviikko 31. tammikuuta 2024

Lisää bulkkia

Olen aiemmin kirjoittanut niin halveksitusta bulkista: massatuotteesta jonka valmistus estää niin sanottujen hienompien ja kannattavampien tuotteiden valmistuksen. Ehkä tällainen väheksyntä on peräisin kolonialismin ajoista, jolloin siirtomaat alistettiin tuottamaan raaka-aineita teollistuneille maille, ja niiden omaehtoinen talous tukahdutettiin. Niin, ehkä bulkin äärimmäinen muoto oli orjakauppa.

Mutta ajatusta ei saa yleistää liikaa. Olen kuvannut, kuinka äärimmäisen vaikeaa ja haastavaa on Suomessa harjoitettu paperin tuotanto. Se on suorastaan korkeaa teknologiaa, ja tuolla teollisuuden alalla oli oma tärkeä roolinsa maamme modernisaatiossa.

Otan nyt käsittelyyn toisen massatuotteen, selluloosan. Ja suorastaan kuulen korvissani ”talousasiantuntijoiden” tuhahduksen: ”miksi tuollaista bulkkia pitää valmistaa”! Unohdetaan nyt tuo asenne. Katsotaan, mitä selluloosa oikein on ja miksi meillä ”ajauduttiin” sen tuottamiseen.

Kaiken takana on valistusajasta lähtenyt viestintävallankumous, ja sen tuottama kyltymätön paperin tarve. Paperi valmistetaan orgaanisista kuiduista, ja lumppujen rajallisen saatavuuden takia 1800-luvulla siirryttiin valmistamaan paperia puusta . Puu koostuu hieman yksinkertaistaen kahdesta komponentista, joita puussa on suunnilleen yhtä paljon. Siinä on selluloosakuituja, jotka ligniiniksi sanottu aine liimaa yhteen. Paperiteollisuus alkoi käyttää raaka-aineena puuhioketta. Hiomoissa vedessä pehmennetyt pölkyt jauhettiin painamalla niitä tahkokiveä vasten.

Hiokepaperi oli laadultaan heikompaa kuin lumppupaperi. Sen lujuus kärsi, koska hionnassa selluloosakuidut pilkkoutuivat ja ligniini oli siinä mukana. Hioke soveltui sanomalehtipaperiin, mutta hienompia laatuja varten massaan piti lisätä lumppukuituja ja täyteaineita. Lukija ehkä arvaa jatkon. Jos selluloosakuidut voitaisiin erottaa kemiallisesti ligniinistä, saataisiin aikaan paperin kannalta optimaalisia pitkiä kuituja.

Selluteollisuus toimii juuri näin. Puu pilkotaan muutaman sentin kokoisiksi lastuiksi, ja ne keitetään veden ja kemikaalien sekä lämmön ja paineen avulla massaksi. Ligniini liukenee keittoliemeen, sitten sellukuidut erotellaan mekaanisesti, sekä pestään ja valkaistaan. Sellu kuivataan paperikoneen kaltaisessa koneessa ja pakataan arkkipaaleiksi. Ellei lähellä ole paperitehdasta, joka voisi ottaa sen vastaan märkänä massana.

Selluteollisuus käyttää lähinnä emäksistä sulfaattimenetelmää, siinä vaikuttavat kemikaalit saadaan soodasta ja natriumsulfaatista, ja ne ovat halpoja raaka-aineita. Lisäksi prosessi perustuu kemikaalien kierrätykseen. Keitossa ligniini liukenee keittonesteeseen. Tämä neste, ns. mustalipeä väkevöidään ja poltetaan soodakattilassa. Kemikaalit jäävät kuonaan, ja ne puhdistetaan ja käytetään uudelleen. Puussa on lähes puolet ligniiniä, ja sen poltto tuottaa runsaasti energiaa, paljon enemmän kuin itse sellutehdas käyttää.

Mutta tällä teollisuudella on pimeä puolensa. Selluteollisuus käsittelee suuria määriä raaka-aineita vesiliuoksina. Kun massa- ja selluteollisuus sai alkunsa, ympäristövaikutuksista ei puhuttu. Ympäristöstä ei yksinkertaisesti välitetty. Erilaisia tuotannossa syntyviä hukkavirtoja ja jopa ylimääräistä tuotantoa laskettiin surutta vesistöihin. Tavalliset ihmiset kyllä ymmärsivät, mitä tapahtuu, mutta viranomaiset eivät siitä piitanneet. Kalakannat tuhoutuivat, vesistöjen virkistysarvot romahtivat ja asumisviihtyvyys tehtaiden lähellä kärsi. Rikkipitoisten kemikaalien käyttö aiheutti piinaavia hajuhaittoja. Vasta vähitellen heräävä ympäristötietoisuus, kansalaisliikkeiden painostus ja ulkomaiset esimerkit saivat poliitikot ja viranomaiset havahtumaan. Teollisuusalan päästöt on saatu suurimmaksi osaksi siedettävälle tasolle.

Erityisen haitalliseksi osoittautui hapanta menetelmää eli rikkihapoketta käyttävä sulfiittiteollisuus, jossa ei ollut luontevaa kemikaalien kierrätystä. Tehtaiden kaasupäästöt tuhoisivat jopa kasvillisuutta laajalta alueelta tehtaiden ympäriltä, ja pääosa keiton jätelientä laskettiin vesitöihin. Jätelientä hyödynnettiin kuitenkin sulfiittispriin valmistuksessa. Takavuosina suomalaisten tuntema ns. tikkuviina (pöytäviina ja karhuviina) tuli näistä tehtaista, Alkon jalosti sen juomakelpoiseksi. Sulfiittisellun valmistus on nyt lopetettu kannattamattomana.

Kemiallisesti tuotettu selluloosa on tärkeä paperin raaka-aine. Sitä käytetään korkealuokkaisen paperin valmistuksessa lisäämään paperin lujuutta. Se on kallis raaka-aine, jota käytetään säästeliäästi, selluloosa on kalliimpaa kuin valmis paperi. Paperin tuotanto on alkanut vähentyä, median digitalisoituessa. Ei kuitenkaan ole odotettavissa, että paperin ja pahvin tuotanto loppuisi.

Selluloosalla on eräs omalaatuinen käyttötapa. Siitä voidaan valmistaa typpihapolla käsittelemällä nitroselluloosaa. Se puolestaan on erään varhaisen muovin, selluloidin raaka-aine. Selluloidista on valmistettu muun muassa elokuvafilmejä, biljardipalloja ja erilaisia esineitä, kuten kampoja. On sanottu, että selluloidin keksiminen pelasti norsut sukupuutolta, koska pianon koskettimet ja biljardipallot valmistettiin aikaisemmin norsujen syöksyhampaista. Selluloidia ei enää juuri käytetä sen tulenarkuuden takia, se on korvattu muilla muoveilla. Nitroselluloosaa käytetään kuitenkin suuria määriä räjähdysaineiden ja savuttoman ruudin valmistamiseen.

Niin, selluloosan tuottamien vaatii raskasta koneistoa ja prosessin huolellista hallintaa. Sellu on arvokas materiaali. Kemiallisesti se on sokerin sukuinen pitkäketjuinen molekyyli, ja se on vallitseva ainesosa kaikissa kasveissa. Pohjoisten metsien puista valmistettu selluloosa on erityisen korkealuokkaista, ja sitä on opittu valmistamaan tehokkaasti, ja tuotannon ympäristövaikutukset voidaan hallita - jos vain halutaan. Selluloosalla onkin uutta potentiaalia tekstiiliteollisuuden raaka-aineena.

Maailman tekstiiliteollisuuden yleisin raaka-aine on puuvilla. Valitettavasti puuvillan kasvatus on voimakkaasti ympäristöä kuormittavaa. Kemiallisesti puuvilla on selluloosaa, ja se voidaankin korvata teollisella sellulla. Suomessakin on valmistettu sellupohjaista tekokuitua: keinosilkkiä, sillaa ja säteriä. Kehräämistä varten selluloosa on liuotettava sopivaan liuottimeen. Valitettavasti tuo vanha prosessi käytti haitallista rikkihiili-nimistä liuotinta, ja siksi sellun kehrääminen piti lopettaa. Muualla maailmassa valmistetaan edelleen kehrättyjä selluloosakankaita, mm bambusta. Ja samalla kehitetään valmistusmenetelmiä, jotka olisivat ympäristölle vaarattomia ja taloudellisesti tehokkaita. Suomessakin tehdään tällaista tutkimusta.

Pitäää vielä mainita eräs kiinnostava tuote, sellun keiton sivutuotteena syntyvän ligniini. Nykyisin se poltetaan energiaksi, mutta se on kiinnostava raaka-aine, jonka käyttöä kemianteollisuudessa tutkitaan.



lauantai 27. tammikuuta 2024

Suomen Rembrandt

Maailmassa on paljon ihanuuksia, joista emme tiedä mitään. Luulenpa, että useimmille lukijoille taidemaalari Alexander Lauréus (1783–1823) on täysin tuntematon. Turkulainen papinpoika oli taitava piirtäjä, ja valtavan innostunut taiteesta. Niinpä paikalliset keräsivät rahaa saattaakseen hänet opin tielle. Lahjoituksen turvin Lauréus aloitti vuonna 1802 opinnot Ruotsin kuninkaallisessa taideakatemiassa Tukholmassa.

Lauréuksesta tuli uskomattoman taitava maalari ja piirtäjä. Hän on täysin taiteen suurien mestarien veroinen, vaikka ei koskaan noussut pysyvästi kansainväliseen kuuluisuuteen. Omana aikanaan hän saavutti kuitenkin paikallista mainetta. Hän oli 1800-luvun alun aktiivisin näytteillepanija Tukholmassa. Vuonna 1811 Lauréukselle myönnettiin kuninkaallisen hovimaalarin arvo. Suomeen Lauréus palasi tiettävästi vain kerran. Siitä kertoo muotokuva taiteilijan äitipuolesta Maria Juliana Lauréuksesta poikineen (1806). Vuonna 1817 Lauréukselle myönnettiin kolmivuotinen stipendi, jonka turvin hän matkusti Pariisiin elämänkumppaninsa Margaretha Charlotta Thyneliuksen (1786–1834) kanssa. Sieltä matka jatkui vuonna 1820 Roomaan.

Lauréuksen ura sijoittuu yhteiskunnalliseen murroskohtaan, jossa vaurastuva porvaristo nousi hovin ja kirkon rinnalle taiteen ostajina. Taiteilijoista tuli eräänlaisia yrittäjiä, joiden oli tehtävä teoksiaan kysynnän mukaan. Muotokuvien ohella hän maalasi jylhiä maisemia, mutta ennen kaikkea häntä näytti kiinnostavan tavallisten ihmisten elämä. Vaikka auringon paahtama katu joka vilisee ihmisiä. Tai ihmisiä kodeissa ja kapakoissa ja juhlissa. Kohteitaan hän on kuvannut eläytyen tunnelmaan tai tapahtumaan. 

Lauréuksen katse on usein lempeä mutta myös humoristinen. Liikaa väkijuomaa nauttinut herra täytyy taluttaa kapakasta kotiin, ja apupappi tempautuu niin tanssin huumaan, että ohi kulkevan piian kantamat posliinikupit lentävät. Monien kuvien valo tulee vain kynttilöistä, soihduista, lyhdyistä ja kuutamosta. Kuvat ovat täynnä salaperäisiä yksityiskohtia. Mieleen tullee väkisinkin Rembrandt. Lauréus ihailikin suuresti Rembrandtia, ja teki itselleen kopion hänen omakuvastaan.

Lauréuksen aikana vallitseva taidesuunta oli romantiikka, ja Lauréus todella otti siitä kaiken irti. Hänen maalauksensa nostavat mieleen syviä ja usein hieman uhkaavia tai nostalgisia tunteita. Tuo taidesuunta on merkillinen. Maalaukset eivät esitä maisemia sellaisina kun ne ovat, vaan sellaisina, miltä niiden pitäisi näyttää. Monet ovat varmaan nähneet tuon ajan maisemakuvia Suomesta. Niissä voi olla jopa tuttuja paikkoja, mutta ne ovat oudosti vieraan tuntuisia Eikä luontokaan tuo mieleen omaa luontoamme, vaan pikemminkin Saksan tai Italian.

Tutustuin Lauréuksen taiteeseen Sinebrychoffin museon näyttelyssä keväällä 2023. Tämä jo päättynyt lumoavan ihana näyttely dokumentoi vahvan romanttisesti ja kaihoisasti kiehtovan ja salaperäisen maailman vain hetkeä ennen kuin se katosi modernisoituvan maailman melskeisiin. Samalla siinä on surullinen sävy, sillä Lauréus kuoli kuumetautiin vain 40 vuoden ikäisenä, viimeistellessään suurta tauluaan Roomaan katunäkymästä, missä puoskari myy ihmelääkettä ihailevalle ja myös epäuskoiselle ihmisjoukolle.

Lauréus tuli yllättäen mieleeni, kun näin sattumalta ikonisen kuvan kapusiinimunkista viinikellarissa. Tuo maalaus oli myös näyttelyssä, ja olen nähnyt kuvan aikoja sitten jossain koulukirjassa. Valkeaan pukeutunut munkki valtavien viiritynnyreiden edessä, ja vanhan linnan kellarin jylhät rauniot. Jokin tuossa kuvassa on painunut syvälle sieluun, en ymmärrä, miksi.

 



perjantai 26. tammikuuta 2024

Bulkkia, bulkkia!

Aika usein kuulee taloudesta puhuvien virkamiesten ja poliitikkojen moittivan Suomen teollista struktuuria. Tuotamme näiden ”asiantuntijoiden” mielestä aivan liikaa bulkkia. Pitäisi sen sijaan tuottaa ”pitkälle jalostettuja tuotteita”. Kuinka fiksulta tuo ”arvio” kuulostaakaan, on niin helppo olla samaa mieltä. Vaikka asia ei ole ollenkaan yksinkertainen. Itse asiassa, useimmiten tällainen lausahdus on täysin väärä, ja se perustuu lähinnä laiskaan ajatteluun ja ymmärryksen puutteeseen. Joten mietitäänpä vähän tarkemmin.

Ensin ihan yksinkertainen ja miksei myös ärsyttävä esimerkki. Maatalous tuottaa bulkkia, eli ihan niitä peruselintarvikkeita, joilla me elämme. Onko se paha asia? Eikö sen kuitenkin kannattaisi erikoistua, eli nostaa jalostusastetta? Markkinoinnin termein se tarkoittaisi, että fokusoidaan kapeammille markkinasegmenteille. Viljelijöiden kannattaisi fokusoitua vaikka perunalastuihin, ja kanalan omistajien tuottaa viiriäisenmunia. Mutta segmentin kaventaminen tuottaa herkkyyden häiriöille. Entä jos munien syöjät eivät haluaisikaan maksaa enää statuslisää tai menettäisivät uskon viiriäisen munien ja viriiliyden yhteyteen. Tai terveystietoisuuden kasvu tai viranomaismääräykset leikkaisivat perunalastujen kysynnän? Sitten vain etsimään uusia segmenttejä?

Ehkä on kumminkin syytä kääntää katse teollisiin innovaatioihin. Meillä Suomessa on perinteisesti tuotettu paperia, siihen on meillä sopiva raaka-ainepohja. Mutta paperin kysyntä ei ole mikään luontainen tarve. Itse asiassa tuo tarve on monimutkainen. Johannes Gutenberg kehitti irtokirjasimiin perustuvan kirjanpainamisen noin vuonna 1452. Se mullisti tekstin levittämisen perin pohjin. Erityisesti suuresti laajentunut kirkko tarvitsi raamattuja ja muutakin uskonnollista kirjallisuutta. Ensimmäinen painettu kirja olikin raamattu. Se ei ollut halpa. Sen hinta vastasi papin kolmen vuoden palkkaa. Mutta tarve oli suuri. Ensimmäiset kirjat painettiin eläinten nahasta valmistetulle pergamentille, mutta pian tuli käyttöön paljon halvempi paperi. Paperi oli jo tunnettua Euroopassa, sitä valistettiin jauhamalla kasvikuiduista ja käytetyistä tekstiileistä eli lumpuista, se oli bulkkia. Sata vuotta myöhemmin, uskonpuhdistuksen myötä sekä lumppujen että painettujen kirjojen tarve kasvoivat. Nyt painettiin kansankielistä uskonnollista kirjallisuutta.

Ehkä lukija alkaa jo arvailla, mistä on kysymys: tässähän lähti käyntiin viestinnän vallankumous. Luonnontieteet ja kaupungistuminen kiihdyttivät prosessia edelleen, nyt paperille painettiin myös tieteellistä tietoa, poliittisia kirjoituksia, ja syntyi sanomalehdistö. Tarvittiin aina vain lisää bulkkia. Vaivalloinen paperin valmistus tehostui suuresti, kun 1800-luvun alussa Ranskassa ja Englannissa keksittiin paperikone. Lumppujen saatavuus alkoi tulla ongelmaksi, ja paperia alettiin valmistaa puusta 1800-luvun puolivälissä. Lumppupaperi jäi kuitenkin käyttöön hienoimpien paperituotteiden kuten setelien raaka-aineena.

Ja tässä on suorastaan pakko mainita ranskalaisen kirjailijan Honore de Balzacin pääteoksiin lukeutuva ”Kadonneet illuusiot” (1837–1843). Teos kuvaa kiihkeää painoteollisuuden murrosaikaa. Se heijastaa kirjailijan omia, katkeriakin kokemuksia kustantajana, paperinvalmistuksen innovaatioita unohtamatta.

Bulkki siis synnytti nykyaikaisen monipuolisen viestinnän – ja myös päinvastoin! Ja se synnytti myös suomalaisen korkean teknologian teollisuuden. Tarkastellaan nyt keskeistä suomalaista innovaatiota, eli modernia paperikonetta. Siihen johtanutta kehitystyötä ajoi tarve tuottaa bulkkia eli paperia aina vain tehokkaammin. Kilpailu on ollut kovaa, maailmassa on enää kaksi paperikoneiden valmistajaa: toinen on monikansallinen Voith ja toinen suomalainen Metso, entinen Valmet.

Nykyaikainen paperikone on valtava laite, se on suurimpia ja kalleimpia teollisuudessa käytettäviä tuotantokoneita. Kerron siitä hieman. Tämä ei perustu syvään asiantuntemukseen, vaan kuvailu on tehty sivusta seuraavan automaatioinsinöörin silmin.

Paperikoneen periaate on aika suoraviivainen. Koneen alkupäässä levitetään kuituja sisältävää liuosta, massasulppua liikkuvalle seulakankaalle eli viiralle. Tuo alkuliuos on vettä, jossa on mukana noin prosentin verran kuituja. Viiralla osa vedestä valuu pois, näin muodostuu liikkuva paperiraina. Viiralta paperiraina menee puristustelojen väliin, siellä massasta puristetaan enintään puolet vedestä pois – enempää ei paperin rakenne kestä. Puristimen jälkeen jälkeen paperiraina kulkee kuivausosan läpi. Siellä suuri määrä, jopa 50 suurta pyörivää kuumennettua telaa kuivaa paperin varastointikosteuteen. Lopussa on rullainosa, paperiraina rullataan teräsakselin päälle suureksi konerullaksi, sellainen voi painaa täytenä jopa useita kymmeniä tonneja. Tämä ei vielä ole lopputuote. Konerulla viedään pituusleikkurille, joka leikkaa paperin asiakasrulliksi. Ne painavat kukin muutamasta sadasta kilosta muutamaan tonniin.

Koska paperikone on hyvin kallis, tuotantotehon on oltava suuri. Se merkitsee suuria mittoja ja nopeuksia. Tehokkaan koneen pituus voi olla sadan metrin luokkaa, rainan leveys on kymmenen metrin luokkaa, ja koneen ajonopeus on jopa 2000 metriä minuutissa ˗ siis 120 kilometriä tunnissa! Ja koneen on toimittava ilman keskeytyksiä vuorokaudet ympäri. Lukija ehkä aavistaa, että tällaisen koneen käynnistäminen ja kiihdytys täyteen ajonopeuteen ei ole ihan pikku juttu. Olen nähnyt muutaman käynnistyksen eli ”pään ajon”. Se voi olla aika dramaattista, etenkin jos sitä on edeltänyt jonkun häiriön aiheuttama ratakatkos.

Vaikka kone on periaatteessa yksinkertainen, sen jokainen toiminnan vaihe on herkkä ja vaikea, niiden kehittäminen on vaatinut valtavan määrän tutkimusta, laboratoriotyötä ja prototyyppikokeita. Massa syötetään viiralle niin sanotussa märässä päässä, ja siihen liittyy vaikeasti hallittavia fysikaalisia ilmiöitä. Jostain historiallisesta syystä tätä koneen alkupään osaa nimitetään joskus perälaatikoksi. Puristinosa ei myöskään ole lainkaan yksinkertainen, siinä saattaa olla useita erikoisrakenteisia teloja. Puristusvoima on valtava, paperi ei kuitenkaan saa siinä vahingoittua. Tästä osasta käytetään nimeä ”nippi”. Kuivausosan eräs haaste on sen pituus: kymmenien telojen kautta kulkiessaan paperi hieman venyy, ja silti se on pidettävä kireällä. Rullaimessa valmis paperi kääritään tiiviiksi konerullaksi, ja kun edellinen konerulla täyttyy, raina vaihdetaan vauhdissa uudelle akselille, Syystä, jota en ole saanut selville, rullaimesta käytetään nimeä ”pope”, ja konerulla on nimeltään ”tampuuri”.

Moni lukija on varmaan nähnyt kuvia paperitehtaasta. Niissä tuo valtava kone hyrrää hiljakseen steriilin näköisessä hallissa. Koneen vieressä on eristetty valvomo, jossa paperikoneen hoitajat seuraavat, meneekö kaikki hyvin. Nuo julkisuudessa usein mollatut Paperi-Pasit, jotka saavat turhan hyvää palkkaa helposta hommastaan. Tosiasiassa heidän vastuullaan on eräs teollisen maailman kalleimmista ja monimutkaisimmista koneista. Ja ehkä on jo käynyt selväksi, ettei koneen häiriötön toiminta todellakaan ole mikään läpihuutojuttu. On tuhansia asioita, jotka voivat mennä pieleen, ja joskus menevätkin. Ja silloin pitää tietää, miten siinä edetään.

Eikä edellisessä kuvauksessa suinkaan ole koko totuus paperikoneesta. Valtava konesalin alla kellarissa on vielä suurempi tila: lukemattomien putkien, pumppujen, säiliöiden, moottorien, sekoittimien, venttiilien ja muiden laitteiden muodostama hydraulis-mekaaninen konehelvetti. Siellä on myös suuret altaat, pulpperit, jotka nielaisevat koneesta joskus karkuun pyrkivän paperin. Niitä tarvitaan, kun jokin häiriö katkaisee paperirainan, ja niitä tarvitaan käynnistyksessä eli pään ajossa. Tuo hukkaan menevä tavara pyritään jauhamaan veden kanssa liemeksi, joka syötetään takaisin prosessiin.

Miksi Suomessa ylipäätään alettiin kehittää paperikoneita, eikä hankittu niitä ulkomailta? Tuskin se oli kovin tietoinen valinta. Ehkä nuo koneet tuntuivat turhan kalliilta. Pääomaa oli vaikea haalia kokoon. Ei ehkä haluttu tulla riippuvaisiksi ulkomaisista asiantuntijoista ja yhtiöistä. Eivätkä varhaiset paperikoneet niin kovin monimutkaisilta tuntuneet. Suomalaiset insinöörit arvelivat, että kyllähän noita osattaisi itsekin tehdä. Itse asiassa Suomi teollistui muillakin toimialoilla juuri tällä tavalla. Oppia otettiin ja haettiin ulkomailta, mutta samalla haluttiin olla riippumattomia. Tärkeää oli myös, että 1800-luvun suurista aatteista meillä otettiin erityisen hyvin vastaan kansansivistys ja tasa-arvoinen koulutus yli sukupuoli- ja luokkarajojen. Niin, ylipäätään omaksuttiin koulutus- ja sivistysihanne. Se oli onnistunut strategia- jos strategiasta nyt voi puhua, kun toimittiin pikemminkin vaistomaisesti. Noin sadassa vuodessa Suomi muuttui kehitysmaasta eturivin teolliseksi valtioksi.

Vähitellen vaatimukset paperikoneiden tehokkuudelle kiristyivät. Koneista tuli yhä monimutkaisempia ja nopeampia. Mutta kehityksessä pysyttiin mukana, vieläpä yli odotusten. Paperikoneista tuli nimittäin myös tärkeä vientituote.

Kyllä, on totta, että Suomen teollistuminen ja vaurastuminen nojasi vahvasti bulkkitavaran eli paperin valmistamiseen. Mutta olen pyrkinyt osoittamaan, että bulkin valmistus vaatii tietoa, taitoa ja osaamista, ja sen perustana on tavattoman suuri määrä kasaantunutta henkistä pääomaa, sekä tietona, että materialisoituneena prosesseihin, koneisiin ja ylipäätään tekniseen infrastruktuuriin.

Puunjalostuksen ympärille kasautunut intensiivinen tutkimus ja tuotekehitys tuotti myös laajempaa osaamista. Se synnytti uusia teollisuuden aloja ja lisää tietoa ja vaurautta. Tähän palaan pian kahden uuden kirjoituksen kautta. Ja laajempi analyysi löytyy kirjastani ”Tervanpoltosta innovaatiotalouteen” (Avain 2012), kirja on jo vanha mutta ei vanhentunut. 

 

torstai 18. tammikuuta 2024

Musta jengi ja pikipöksyt

Maailmamme jakautuu tarkasteltavaksi monin eri tavoin. Erästä tarkastelukulmaa kuvaa sanonta ”kahden kerroksen väkeä”. Havainnollistetaan sitä historiallisesti. Kuvitellaan mielessämme suuri höyrylaiva 1900-luvun ensimmäiseltä puoliskolta. Laiva kuljettaa varakkaita ihmisiä valtameren yli, tai muuten vain huviristeilyllä ympäri maailman meriä. Tämän porukan mielikuvissa laiva on merellä liikkuva loistohotelli ja ravintola. Se on suljettu yhteisö, jossa ihmisten luonteet ja ihmisten väliset suhteet korostuvat. Eräänlainen koe-eläinlaboratorio. Merellinen ympäristö antaa muuten yksítoikkoiseen oleskeluun jännitystä ja hohtoa, ja laivan korkein päällystö luo läsnäoloillaan tunteen järjestyksestä ja turvallisuudesta. Laiva on kuin jumalten johtama täydellinen maailma. Ja matkustajien ylin kerrostuma pääsee jopa syömään kapteenin (eli jumalten) pöytään. Oikeastaan tunnemme tämän maailman varsin hyvin, vaikka se on jo melkein menneisyyttä. Olemme tavanneet sen lukuisissa romaaneissa ja elokuvissa.

Aivan toisenlainen maailma sijaitsee matkustajien jalkojen alla, syvällä laivan konehuoneessa. Siellä puolihämärässä ja hohkaavassa kuumuudessa ahertavat lämmittäjät, joiden tehtävä on lapioida jatkuvasti hiiltä höyrykattiloiden ahnaaseen kitaan. Hiili lossataan säiliöstä eli koliboksista kattilahuoneeseen, ja kattiloiden pohjalta kuuma tuhka lapioidaan tuhkalaatikkoon ja nostetaan vaarallisella vintturilla alemmalle kannelle ja heitetään mereen. Höyrykoneille syötettävä tulikuuma korkeapaineinen höyry ja ajoittaiset putkivuodot ovat jatkuva muistutus maailman hauraudesta ja äkillisen kuoleman mahdolisuudesta. Työ jatkuu vuorokauden ympäri, sillä valtamerellä ei pysähdellä. Hiilipöly värjää miesten ihon mustaksi, merimiesslangilla he ovat musta jengi, vaikka kaikki eivät olisikaan olleet alun perin tummaihoisia. Mustaan jengiin törmäämme harvemmin meriromaaneissa, joskus toki. Heihin voi tutustua B. Travenin vaikuttavassa romaanissa ”Kuolemanlaiva”.

Ja tietysti noiden maailmojen välissä saattoi joskus sijaita Danten runoelmasta tuttu helvetin ensimmäinen piiri. Suuria ikkunattomia hyttejä, ahdettuna täyteen toiveikkaita tai epätoivoisia siirtolaisia, matkalla uuteen maahan ja erilaiseen tulevaisuuteen.

Myös ennen höyrykoneiden aikakautta tarvittiin kahden kerroksen väkeä. Valtamerien työjuhtia olivat suuret rahtilaivat: fregatit, parkit, parkkilaivat, prikit, kuunarit ja mitä kaikkea niitä olikaan. Laivat olivat varhaisen kapitalismin tehokkaita tuotantovälineitä. Niiden valtavat ruumat ahdettiin täyteen viljaa, hiiltä, rautaa, lannoitteita, suolaa tai muuta tarpeellista kuljetettavaa. Päällystön ja muun miehistön määrä minimoitiin, mutta toisen kerroksen väkeä tarvittiin paljon enemmän kuin mustaa jengiä höyrylaivassa, suuri laiva saattoi tarvita jopa 30 merimiestä nostamaan, laskemaan ja säätämään purjeita ja puomeja. Työ oli vaihtelevaa. Tasaisessa pasaatituulessa se oli leppoisaa, myrskyssä se oli kauheaa ja hengenvaarallista. Ja satamiin saatettiin juuttua pitkiksi ajoiksi. Romaanien tarjoama tieto tuosta maailmasta hukkuu paljolti meriromantiikkaan, mutta realismiakin löytyy. Eräs valaiseva teos on Yrjö Kaukiaisen kirja ”Laiva Toivo, Oulu”.

Merimiesten iho paahtui etelän auringossa kahvinruskeaksi. Vanhaan merimiestapaan kuului, että laivoilla päällystö ja jopa miehistö saattoi pukeutua valkoisiin työvaatteisiin. Olihan merenkulku jotain erityistä. Vanhat purjelaivat rakennettiin puusta, ja sekä kylkien että kansien lankkujen saumat tiivistettiin eli rivettiin tervatulla hampulla. Vähitellen terva tietenkin päätyi myös miehistön vaatteisiin, se todella erottui valkeasta kankaasta. Siksi purjelaivan merimiehen lempinimi olikin pikipöksy.

tiistai 9. tammikuuta 2024

Avaruuskilpa: kaupallinen vaihe, tekninen umpikuja

Suurvaltojen kilpailu ”avaruuden valloittamisesta” lähti liikkeelle oikeastaan aika huomaamattomasti. Kysymyksessä oli kansainvälinen tiedehanke. Vuosi 1957 oli nimetty kansainväliseksi geofysiikan (eli maapallon tutkimisen) vuodeksi. Juhlavuoden kunniaksi suuret valtiot, USA, Englanti ja Neuvostoliitto ilmoittivat lähettävänsä maata kiertämään tutkimuslaitteita eli tekokuita. Julkinen sana ei juurikaan kiinnittänyt asiaan huomiota. Hanke ei kuitenkaan ollut mitenkään salainen. Rakettitekniikka ja avaruuslennon perusteet tunnettiin sinänsä hyvin, venäläinen kuuro opettaja Konstantin Tsiolkovski selvitti ne jo 1900–luvun alussa. Saksalainen Hermann Oberth julkaisi vuonna 1923 kansantajuisen tietokirjan, ja luonnosteli myös maata kiertävän miehitetyn avaruusaseman, Wohnrad, jossa keinotekoinen painovoima synnytettiin pyörimisliikkeen avulla (laite esiintyy Stanley Kubrikin elokuvassa Avaruusseikkailu 2001). Pienimuotoista tutkimus- ja kokeilutoimintaa tehtiin monissa maissa. Puolalaissyntyinen tiedemies Ary Sternfeld kirjoitti jo vuonna 1932 hämmentävän perinpohjaisen teoksen Initiation à la Cosmonautique (suomennettu vuonna 1958 nimellä Tekokuut ja avaruusalukset). Sodan aikana Natsi-Saksa kehitti rakettitekniikan käytännössä toimivalle tasolle (V2-ohjukset).

Kun sitten Neuvostoliitto ainoana maana lähetti vuonna 1957 avaruuteen Sputnik-1 satelliitin, kohu olikin yllättäen valtaisa. Neuvostopropaganda otti tietysti kaiken ilon irti tuosta tapauksesta, se politisoitui välittömästi. Erityisesti amerikkalaiset joutuivat paniikkiin. Heidän Vanguard-ohjelmansa takkuili, joten natseilta takavarikoitu V2- ohjus modifioitiin nimellä Jupiter-C tunnetuksi raketiksi, se vei piskuisen Explorer-1 satelliitin avaruuteen. Kun Neuvostoliitto vielä lisäsi etumatkaansa lähettämällä Juri Gagarinin avaruuteen, avaruustoiminnan luonne muuttui.

Presidentti Kennedy julistin haluavansa lähettää amerikkalaiset Kuuhun. Oli siirrytty ennakkoluulottomien kokeilijoiden ja nerokkaiden tiedemiesten sankariajasta raakaan kilpailuun. Amerikkalaiset avasivat rikkaan valtionsa anteliaan kassakirstun, vain raaka voima auttaisi, ja niinhän siinä kävikin. Avaruuskilpailu peitti alleen samanaikaisen ydinvarustelukilpailun – varmaan myös tarkoituksella. USA ja Neuvostoliitto valmistautuivat tuhoamaan toisensa massiivisilla ydiniskuilla, rakennettiin tuhansia järjettömän voimakkaita vetypommeja ja niiden kantajiksi ohjuksia (katso myös kirjoitukseni Oppenheimerista).

Oma nuoruuteni kului avaruuskilpailua seuratessa, se oli kuin pitkittynyt Formula-kisa sähläyksineen ja varikkokäynteineen. Näin jälkeenpäin on helppo huomata, että se oli loppujen lopuksi yllättävän nopeasti ohi. Vain noin kymmenessä vuodessa voittaja oli selvä. Kilpailun ratkaiseva tekijä oli teknologia: millaisella kalustolla kuuhun mentäisiin. 1960- luvun rakettiteknologia alkoi olla äärirajoilla. Kuuhun pääsemiseksi oli kaksi vaihtoehtoa. On rakennettava tavattoman voimakas kantoraketti. Ja sitä varten oli kehitettävä erittäin voimakas moottori. Amerikkalaiset valitsivat tämän vaihtoehdon. Moottoriteknologian venyttäminen uudelle tehoalueelle sisälsi valtavia riskejä. Jos se epäonnistuisi, peli olisi menetetty.

Neuvostoliiton asiantuntijat olivat vastaavassa tilanteessa. Vaihtoehtoinen lento-optio perustuisi useamman kantoraketin käyttöön. Miehistöalus ja kuualus lähetettäisiin eri raketeilla, ja telakoitaisiin yhteen avaruudessa. Neuvostoliitto oli jo onnistunut kehittämään kohtalaisen tehokkaita kantoraketteja, jotka osoittautuivat myös varsin luotettaviksi. Mutta ilmeisesti ratkaisu ei miellyttänyt poliitikkoja, siinä ei olisi tarpeeksi hohtoa. Siksi piti tehdä samaa kuin amerikkalaiset.

Neuvostoliiton jättiläismäisen kantoraketin työnimi oli N-1 (Nositel, eli nostaja). Se oli suunnilleen amerikkalaisen Saturnus-V raketin kokoinen. Mutta uutta tehokasta moottoria ei uskallettu kehittää. Siksi raketin ensimmäisen vaiheeseen asennettiin peräti 30 pienempää moottoria, kun amerikkalaisten Saturnus-raketissa moottoreita on viisi. N-1 raketilla tehtiin kaikkiaan neljä miehittämätöntä koelaukaisua, mutta kaikki epäonnistuivat, peli oli menetetty. Neuvostoliiton taktiikka oli nyt kiistää, että mitään kilpailua kuuhun olisi edes käyty. N-1-rakettia ei siis virallisesti ollut olemassa. Pateettisen tyhmä valhe, sillä amerikkalaiset vakoilusatelliitit olivat ottaneet siitä ja sen laukaisukentästä varsin tarkkoja kuvia. Toisaalta myös amerikkalaiset salasivat, että heillä oli kyky ottaa tällaisia kuvia.

On pohdittu, miksi Neuvostoliitto hävisi kilpailun Kuusta hyvästä etumatkasta huolimatta. Syyksi on esitetty huippuinsinööri Koroljevin menehtymistä syöpään hankkeen alkuvaiheessa. Ja paradoksaalisesti Neuvostoliitossa oli useita suunnittelutoimistoja, jotka kilpailivat hankkeesta ja vaikeuttivat päätöksentekoa. Tärkein syy lienee kuitenkin raha. Neuvostoliitto pystyi osoittamaan hankkeeseen vain pienen murto-osan resursseja verrattuna siihen, mitä amerikkalaiset kaatoivat Apollo-ohjelmaan. Byrokraattinen, hidas päätöksenteko, myöhästyminen alusta ja vakava aliresursointi ja kiire johtivat hutilointiin suunnittelussa ja tuotannossa. Vaikka raketin tekniikka oli konservatiivista, hanke kaatui laatuongelmiin.

Kun amerikkalaiset pääsivät Kuuhun, seurasi jonkinlainen neuvottomuuden tila. Loistelias Apollo-ohjelma keskeytettiin, Kuussa käytiin kaikkiaan kuusi kertaa, ja neljä jäljellä ollutta lentoa peruutettiin. Epäilemättä sieltä saatiin jonkin verran tutkimustietoa, mutta oliko se todella vaivan arvoista? Avaruuslennot olivat edelleen suunnattoman kalliita ja vaarallisia. Seuraava suuri hanke, STS eli avaruussukkula petti odotukset. Se ei ollut lainkaan halpa, eikä myöskään turvallinen. Sukkula oli myös tarkoitettu avaruuteen sijoitettujen asejärjestelmien huoltoon – mutta sellaisia ei tullutkaan (katso blogikirjoitus sukkulasta). Jouduttiin jopa nöyryyttävään tilanteeseen. Amerikkalaiset astronautit pääsivät kansainväliselle avaruusasemalle vain venäläisillä aluksilla. Ja Neuvostoliiton romahdettua myös venäläisten avaruusohjelma näivettyi.

Nyt, puoli vuosisataa ensimmäisestä kuulennosta, avaruuskilpailu näyttää taas aktivoituneen. Syynä saattaa olla Kiinan pyrkimys liittyä avaruusvaltoihin, ja ilmeisesti USA:ssa ajatellaan, että haasteeseen on taas vastattava. Mitään erityistä uutta hyötyä ei ole näkyvissä. Myös Mars on mainittu, se taas on suunnattoman kaukana, riskit ja kustannukset aivan toista luokkaa. Kilpailu on siis edelleen lähinnä poliittinen ja ideologinen. Ehkä koetaan, että katsomoon on vaihtunut uusi sukupolvi. Venäjä taas on pudottautunut pois vapaaehtoisesti, sen resurssit on suunnattu muualle, vanhan imperiumin lopulliseen tuhoamiseen.

Avaruuskilpa poikkeaa edellisestä ottelusta siten, että USA luottaa aiempaa enemmän yksityisen teollisuuden resursseihin. Teknologisesti ollaan edelleen samassa umpikujassa kuin 50 vuotta sitten, eli perinteinen rakettitekniikka ei ole ottanut laadullista harppausta. Uutta on lähinnä rakettikerosiinin eli RP-1 polttoaineen korvautuminen nesteytetyllä metaanilla, siitä saadaan tehokkuusetua. Hyvin poikkeava toimija näyttää olevan Elon Muskin luotsaama Space-X yhtiö. Sen tehokkain kantoraketti Super Heavy muistuttaa oudosti Neuvostoliiton epäonnistunutta N-1 rakettia. Sen sijaan, että kehitettäisiin hyvin voimakas rakettimoottori, käytetään useita pienempiä, mutta teknologialtaan vakaampia moottoreita. Super Heavyyn asennetaan suurimmassa versiossa kaikkiaan 27 Raptor- moottoria, kun N-1 raketissa moottoreita oli 30.

Avaruusinsinöörit ovat kyllä pitkään haaveilleet laadullisesta harppauksesta, joka tekisi avaruuslennoista samanlaista rutiinia kuin normaalista lentoliikenteestä. Aiemmin ideoitiin ydinkäyttöisiä avaruusaluksia, mutta monestakin syystä konsepti on hylätty. Nykyinen kehityssuunta on aika lailla selvä. Se on monikäyttöinen avaruuslentokone, jonka raketit käyttävät kiihdytysvaiheessa ilmakehän happea. Se olisi merkittävä suorituskyvyn lisä, sillä nykyisten rakettien polttoaieen painosta suurin osa on happea. Avaruuslentokone olisi yksivaiheinen, ja se vain tankattaisiin lentojen välillä.

Avaruuslentokoneen kehittäminen sisältää merkittäviä teknisiä haasteita, ja se tulisi varsin kalliiksi. Siksi yksityinen teollisuus ei sellaiseen halua investoida. Avaruussektorilla ei ole näköpiirissä sellaista kaupallista potentiaalia, että teollisuus ottaisi riskejä. USA:n avaruushallinnon johtama Venture Star- hanke keskeytettiin vuonna 2001, ja konseptia demonstroimaan kehitetty pienempi alus X-33 on ilmeisesti museoitu.

Euroopassa brittivetoinen avaruuslentokonetta kehittävää Skylon-hanke etenee edelleen, tosin melko niukalla rahoituksella. Sen ensimmäinen moottoriprototyyppi SABRE on kuitenkin päässyt testausvaiheeseen. Hanke saattaa saada synergistä tukea, sillä yhtiö kehittää myös hiilivapaata ilmailuteknologiaa. 

 


 

lauantai 6. tammikuuta 2024

Mitä elämä on

Mitä oikein on elämä? Kysymys tuntuu aika helpolta. Näemme elämää kaikkialla ympärillämme. Puhumme elävistä olennoista, ne ovat sellaisia jotka liikkuvat ja kasvavat, ja jotka reagoivat ympäristöönsä. Elävällä olennolla on myös eräänlainen itsenäisyyden tila ja jopa tahtomista muistuttava ominaisuus. Ne ylläpitävät,suojelevat ja kehittävät itseään, Jos se ei ole mahdollista, vaikkapa vesi tai ravinto loppuvat tai eliön luonnollinen ikä päättyy, eliöt kuolevat. Tämäkin on meille tuttua. Eliöyksilön elämään kuuluu myös sen päättyminen.

Kysymys elämästä muuttuu monimutkaiseksi, kun alamme etsiä sen rajoja. Yleensä myönnämme, että bakteeri on elävä olento, mutta onko virus myös sellainen? Entä kun puhumme älykkäistä koneista. Ovatko nekin eläviä? Nykyisiä tietokoneita, robotteja ja tekoälyohjelmia emme pidä elävinä, emme silloinkaan, kun ne alkavat haastamaan ihmisen henkistä kyvykkyyttä - ainakin pinnallisesti katsoen. Tähän liittyy kulttuurillista painolastia. Jo antiikin ajoista alkaen ihmiset ovat elollistaneet koneita. Ja erityisen elävia ovat olleet itsestään liikkuvat koneet ja laitteet. Niiden rakentelu on monituhatvuotinen traditio.

Kysymys elämästä mutkistuu myös, kun ajattelemme elämän kehittymistä maapallolla. Meillä ei ole mitään suoria todisteita varhaisimmista elämän muodoista. Onhan sellaisia tietenkin ollut, mutta, niiden jäänteitä ei ole säilynyt. Tai toinen mahdollisuus: eräät varhaiset elämän muodot ovat edelleen keskuudessamme, mutta emme osaa tunnistaa niitä. On hyvin vahvoja syitä olettaa, että ensimmäiset elämän muodot ovat kehittyneet vähitellen ja luonnollisten prosessien kautta elottomista kemiallisista yhdisteistä. Luonnolla on taipumus kehittää spontaanisti järjestystä ja säännöllisiä muotoja. Tälle prosessille on olemassa nimikin: morfogeneesi. Intuitiivisesti tuntuu luontevalta, että sama prosessi on johtanut jossain vaiheessa sellaisiin muotoihin, jotka jo tunnistamme elollisiksi. Tuntuu myös siltä, että vakiintunut jaottelu orgaaniseen ja epäorgaaniseen kemiaan voi johtaa ajatteluamme harhaan. Tuo jaottelu on toki selkeästi määritelty, mutta elollisen ja elottoman rajaa se ei mitenkään heijasta.

Vastaavaan elämän ongelmaan törmäämme kosmisessa mittakaavassa. Onko muualla universumissa elämää? Vastaus on oikeastaan aika helppo. Jos hyväksymme edellä esitetyn selityksen elämän synnystä maapallolla, vastaus on selvä. Universumissa elämää on lähes kaikkialla, jos olosuhteet vain ovat sopivat. Ja avaruuden tutkimus vahvistaa, että sopivia olosuhteita näyttää löytyvän yleisesti, jopa lähitähtien planeettakunnissa saattaisi jotain elämää olla.

Emme saa kovinkaan usein lukea elämän synnyn tutkimuksesta. Syitä voi olla useita. Ensinnä, sen vakava tutkimus on äärimmäisen vaikeaa. Toiseksi, vaikuttavia tuloksia on vaikea esitellä, ja ne hukkuvat helposti erilaisten filosofisesti väritettyjen spekulaatioiden tulvaan. Joitain yrityksiä voimme listata. Matematiikkanero Alan Turing laati vuonna 1952 tutkielman epäorgaanisten muotojen spontaanista synnystä, morfogeneesistä. Amerikkalainen matemaatikko ja kemisti Alfred Lotka on puolestaan tutkinut biologian fysikaalista perustaa (1925). Myös systeemiteoria saattaa tarjota tutkimukselle etenemisreittejä. Ja aivan uusia näkymiä voi avautua geneerisen tekoälyn soveltamisen kautta.

Voi aina toivoa, että löytyy lahjakkaita tutkijoita, jotka kaipaavat elämäänsä kovia haasteita. Ei kaikkien välttämättä tarvitse heittäytyä teoreettiseen fysiikkaan tai kosmologiaan. Vaikea ja jopa pitkälle raivaamaton tutkimuskenttä löytyy elämän synnyn ongelmasta. Ja jos aihe on liian laaja, voi rajautua vaikka johonkin materiaalifysiikan osa-alueeseen. Siellä päästään helposti myös lähemmäs käytännön sovelluksia.

Kysymys elämästä ja sen olemuksesta voi saada myös hieman toisenlaisen ja hyvin perustavan laatuisen luonnehdinnan. Esittelen nyt tämän näkökulman. Olen juuri saanut päätökseen monivuotisen tutkimus- ja kirjoitustyön, kirjani Robottipuisto ilmestyi syksyllä 2023. Teos käsittelee ihmisten, eläinten ja koneiden älykkyyttä hyvin laajasti. Jouduin väistämättä pohtimaan, mitä on tämä ympärillämme ja meissä itsessämme kihiseva elämä. Mistä se on tullut, ja mistä siinä on loppujen lopuksi kysymys. Pohdinta johti mielenkiintoiseen oivallukseen: voimme määritellä elämän älykkyytenä.

Tuntemamme elämänmuodot elävät jatkuvassa kilpailussa toisten eliöiden kanssa ja ympäristöstä tulevien uhkien ja mahdollisuuksien paineessa. Äly on elävän olennon eräs resurssi pärjätä tässä kilpailussa. Se tarkoittaa kykyä toimia tarkoituksenmukaisesti uudenlaisessa tilanteessa. Älyyn liittyy erilaisia muutoksen ja selviytymisen vivahteita. Ja voimme tarkastella yksilön, yhteisön ja lajin älykkyyttä. Voimme puhua myös erilaisista aikaskaaloista. Yksilö toimii ja reagoi nopeasti, jopa sekunni murto-osassa. Populaation älykkyys on jo hitaampaa. Kasvien älykkyys on jo kokonaan erilaista, hyvin hidasta. Voidaan puhua myös lajien älykkyydestä. Se ilmenee lajin kykynä muuttua ja sopeutua, ja aikaskaala ulottuu kymmenistä tuhansiin sukupolviin.

Voidaan sanoa, että maapallo on elämänmuotojensa kautta älykäs taivaankappale. Täällä vallitsee planetaarinen äly. Ja ihminen on tämän planetaarisen älyn eräs osa. Emme siis hallitse ekosfääriä älymme voimalla, vaan älymme ja koko elämämme on täysin sen varassa. Ihmiskunnan erityinen kyky ja mahdollisuus on päättää, haluammeko sopeutua – vai hieman ennenaikaisesti kadota.

torstai 4. tammikuuta 2024

Neandertaalit paarustaa

Olen syvästi loukkaantunut Neandertalin ihmisten puolesta. Heihin kohdistetaan jatkuvasti kolonialistista ja rasistista halveksuntaa. Ja ihan ilman syytä, sillä eiväthän he ole enää kenenkään ”vaivana”. Ja vaikka olisivat, haluan puolustaa heitä. Ovathan nuo salaperäiset ja ilmeisen fiksut muinaisihmiset verisukulaisiani, omassa perimässäni lienee kolmisen prosenttia heiltä saatua ainesta.

En nyt ryhdy kovin perusteellisesti esittelemään näitä kaukaisia kumppaneitamme. Heitä on toki tutkittu paljon, ja moderni DNA-analyysiin perustuva paleogenetiikka etenee vauhdikkaasti. Niin että kiinnostuneiden on syytä etsiä käsiinsä mahdollisimman tuoreita artikkeleja ja tietokirjoja. Sen verran tiedämme, että neandertalit elivät samaan aikaan nykyihmisten kanssa Euroopassa vielä noin 40000 vuotta sitten. Ilmeisesti Homo- sukuiset apinat, joihin mekin kuulumme, alkoivat ehkä vajaa miljoona vuotta sitten levittäytyä vaeltavina laumoina laajoilla alueille, mistä aiheutui nopeaa sopeutumista ja eriytymistä läheisiksi lajeiksi. Nykyihmisten ja neandertalilaisten lisäksi syntyi muitakin läheisiä lajeja. Emme tiedä neandertalilaisista kovin paljoa, mutta olimme ainakin sen verran ystävällisissä väleissä, että teimme heidän kanssaan lapsia. Ja varmaan opimme myös yhtä ja toista toisiltamme.

Neandertalilaisten luita löytyi ensimmäisen kerran vuonna 1856 Saksasta, Neanderlaaksosta. Vähitellen luut ymmärrettiin ihmisen jäännöksiksi. Ja heti alkoi vähättely ja rasistinen nimittely. Noita muinaisihmisiä luonnehdittiin ”barbaareiksi” ja ”villiksi roduksi”. Vasta vähitellen, 1900-luvun loppupuolella neandertalilaisille alettiin myöntää ihmisarvo. No, tämähän on toki tuttua. Myös oman lajimme keskuudessa ihmisarvo liitettiin vain ”jaloihin kansoihin”.

Tämä suututtaa minua vieläkin. Katsotaanpa oppikirjoista kuvia neandertalilaisista. He ovat pukeutuneet hätäisesti päälle kietaistuihin nahkoihin ja resuisiin lannevaatteisin. Kylmässä Euroopassa? Tuskinpa vain. Luulisin, että heillä oli yllään kauniisti valmistetut ja mahdollisesti jopa koristellut vaatteet. Aivan kuten jäämies Ötzillä, joka tosin on omaa lajiamme ja eli reilut 5000 vuotta sitten.

Ja aina vain he kyhjöttävät luolissa. No, ei luola kyllä ole kovinkaan hyvä asuinpaikka, ainakaan kesällä, ja tuskin talvellakaan. Eikä luolia varmaan riittänyt suurempien heimojen asuintarpeisiin. Sattuu vain olemaan niin, että tuollaisissa paikoissa ihmisen jäännöksiä on säilynyt paremmin. Luultavammin neandertalit asuivat enimmäkseen kevytrakenteisissa majoissa, niin kuin oma lajimmekin on tehnyt. He eivät siis olleet mitään¨kuviteltuja primitiivisiä luolaihmisiä, troglodyyttejä.

Neandertalilaiset olivat mahdollisesti vaaleaihoisia, kun taas heidän kohtaamansa nykyihmiset saattoivat olla vielä tuohon aikaan tummaihoisia. He näyttävät olleet hieman nykyihmistä lyhyempiä, mutta myös rotevampia. Mutta koska omassa lajissamme on paljon vaihtelua, neandertalilaiset sulautuisivat vaivatta katuvilinään.

Mitä muuta tiedämme muinaisista sukulaisistamme? Tiedämme, että he hoitivat sairaita tai loukkaantuneita tovereitaan. He harrastivat kulttuuria, vaikka maalauksia ja veistoksia ei ole varmuudella löytynyt. Tiedämme, että he koristelivat hautojaan. Senkin tiedämme, että he harrastivat musiikkia, oletetusti neandertalilaisten valmistamat luiset pillit ja huilut ovat varhaisimpia tunnettuja soittimia. On jokseenkin varmaa, että he osasivat puhua, ja varmaan he myös lauloivat.

Niin että hieman kunnioitusta näille aikansa sankareille, pyydän!