Väitös avaruustieteen ja -tekniikan alalta, DI Leo Nyman

Väitöskirjan nimi: Critical Technologies and Architectural Research in the Context of Lunar Habitats 
(Kriittiset teknologiat ja arkkitehtoninen tutkimus Kuun asumusympäristöjen kontekstissa)

Väittelijä: Leo Nyman
Vastaväittäjä: Dr. Advenit Makaya, European Space Agency
Kustos: Prof. Esa Kallio, Aalto-yliopiston sähkötekniikan korkeakoulu, elektroniikan ja nanotekniikan laitos

Useiden maiden avaruusjärjestöt osoittavat tällä hetkellä kiinnostustaan avaruushabitaatteja kohtaan. Tällaisia habitaatteja on tällä hetkellä käytössä vain Maan matalalla kiertoradalla, mutta tilanne on muuttumassa nopeasti. Kansainvälinen konsortio rakentaa parhaillaan 'Lunar Gateway' nimistä avaruusasemaa, josta tulee ensimmäinen Maan suojaavan magneettikentän ulkopuolelle sijoitettava avaruushabitaatti. Useat maat suunnittelevat myös tutkimusasemien perustamista Kuun etelä-navalle. Nämä ulkoavaruuden ympäristöt haastavat valikoitua joukkoa teknologiaa. 

Tässä väitöskirjassa esitetään tutkimustuloksia yllämainittujen teknologioiden osalta. Erityisen merkittävänä teknologiana voidaan pitää materiaalia lisäävää valmistusta (3D-tulostusta), koska logistinen tuki ensimmäisille ulkoavaruuden tutkimusasemille tulee olemaan rajoitettua. Tämän johdosta varaosien ja muiden esineiden valmistaminen paikan päällä tulee olemaan tärkeää huoltovarmuuden takaamiseksi. Tämän teknologian edistämiseksi tämä väitöskirja tuo esille ratkaisuita avaruuskelpoisten osien valmistamiseksi materiaalia lisäävän valmistuksen avulla. Työssä esitetään myös osien suorituskykyä mittaavien testien tuloksia. Materiaalia lisäävällä valmistuksella tulee olemaan tärkeä rooli Kuussa paikallisesti saatavilla olevien materiaalien hyödyntämisessä. Lämpöjärjestelmien osalta tässä työssä esitetään matalan emittanssin omaavan, atomikerroskasvatuksella ja alumiinioksidilla ohutkalvopinnoitetun kuparipinnan suorituskykyarvoja. Tämän tyyppiset pinnoitteet ovat kriittisiä jotta avaruusaluksien ulkopintojen termo-optiset parametrit saadaan vaadittuihin arvoihin. Kyseisten pintojen ulkonäköä voidaan myös hyödyntää esteettisiin tarkoituksiin ja niillä voi siten olla merkittävää arvoa arkkitehdeille heidän suunnitellessaan tulevaisuuden avaruushabitaatteja. Hyvästä lämpösuunnittelusta huolimatta avaruusaluksien osat joutuvat usein kokemaan matalia ja korotettuja lämpötiloja. Myös 3D-tulostettujen osien tulee selvitä lämpösyklaus-testeistä joita käytetään yleisesti avaruusosien testauksessa. 3D-tulosteita voidaan myös pinnoittaa aluevalikoivalla atomikerroskasvatuksella. Tässä työssä tutkitaan tällaisen yhdistelmän mahdollisia synergiahyötyjä. 

Tämä väitöskirja käyttää monitieteellistä menetelmää yhdistämällä teknologiaa ja arkkitehtuuria – kuu-habitaattien kontekstissa.

Avainsanat: Avaruushabitaatit, materiaalia lisäävä valmistus, atomikerroskasvatus, avaruuden arkkitehtuuri

Linkki väitöskirjan sähköiseen esittelykappaleeseen (esillä 10 päivää ennen väitöstä): https://aaltodoc.aalto.fi/doc_public/eonly/riiputus/

Yhteystiedot:

Sähkötekniikan korkeakoulun väitöskirjat: https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/53