Aalto-yliopisto suorittaa ensimmäiset nollapainosaunasimulaatiot

Ensimmäiset nollapainosaunasimulaatiot on ajettu. Ei ehdotettu, ei luonnosteltu dialle: ajettu, validoidulla numeerisella mallilla todellisesta suomalaisesta testisaunasta, Aalto-yliopiston tutkijoiden ja ranskalaisen insinöörin toimesta, jonka malli se on.

Tuo insinööri on Corentin Macqueron, ja jos saunasuunnittelussa on fysiikan osasto, hän on suurin osa siitä. Hänen päivätyönsä on laskennallinen nestedynamiikka ranskalaisessa ydinvoimakonsernissa Oranossa, jossa hän mallintaa turvallisuusskenaarioita. Omalla ajalla hän rakensi a puulämmitteisen saunan täydellinen lämpömalli NIST:n Fire Dynamics Simulatorissa validoi sen todellista huonetta vastaan, seurasi sitä sähkösaunamallilla, julkaisi kirjan mittainen kirjallisuuskatsaus hikoilutieteestä vuonna 2024, ja pääpuhuja Sauna-innovaatiokonferenssi viime joulukuussa saunan lämpömallinnuksen tilasta.

Kun SaunaNews julkaisi tämän tarinan ensimmäisen kerran elokuussa 14, työ oli ilmoitus: hänen yrityksensä McQueron Engineering “simuloi avaruussaunoja tulevina kuukausina”, jonka nimi, SaunaX, oli jo valittu ensimmäisenä Starship-aluksella lentäväksi. LinkedIn-kommentissa, joka vastasi tuohon ensimmäiseen versioon, Macqueron sanoo, että aikajana on jo ohitettu. “Spatiaalinen saunasimulaatio on itse asiassa jo alkanut”, hän kirjoitti.

Aalto soitti ensin

Työntö tuli Suomesta, ei lanseerauksen toimittajalta. Aalto-yliopisto otti yhteyttä Macqueroniin koskien saunamallinnusta mikrogravitaatiossa ja hän ojensi heille parhaiten validoidun lähtökohdan: numeerisen mallinsa koesaunasta, jonka VTT, VTT, rakensi ja instrumentoi vuoden 1992 tutkimukseensa. Saunan lämpötilat ja ilmanvaihto (Saunan lämpötilat ja ilmanvaihto, VTT Tutkimusmuistiot 1431). Tämä raportti on ollut saunafysiikan vertailutietoaineisto kolmen vuosikymmenen ajan, ja Macqueronilla oli rekonstruoi huoneen CFD:ssä ja vahvisti mallinsa sitä vastaan vuonna 2023.

Aalto-tiimi on nyt tehnyt ensimmäiset nollapainolaskelmat kyseiselle mallille, Macqueron kertoo, ja hän on alkanut ajaa omia rinnakkain, mukauttaen mallia 0 g:lle tulosten tullessa. Molemmat osapuolet aikovat kertoa lisää tulevina kuukausina.

Hänen yhteenvetonsa siitä, mitä tapahtuu, kun painovoima kytketään pois päältä, on puhtain ilmaus ongelmasta, jonka kukaan on tehnyt: “Ilman kelluvuutta yksi maanpäällisen saunan fysiikan perusmekanismeista katoaa: ei luonnollista konvektiota, ei tuttua lämpökerrostumista ja mahdollisesti hyvin erilainen löyly.”

Miksi painovoima on koko ongelma

Ongelma ei ole lämpö. Macqueronin oma julkaistu malli tarvitsi 8.75 kilowattia pienen huoneen 176°F:ssä pitämiseen, mikä on suuri veto avaruusalukselle, mutta ratkaistava. Ongelmana on, että sauna toimii painovoimalla. Löyly toimii, koska kuuma, kostea ilma on kelluva: se nousee kivistä, vierii kattoa pitkin ja vajoaa seiniä pitkin harteillesi. Radalla ei ole kelluvuutta, joten siellä ei ole nousevaa höyryä, ei pinoilmiötä, ei luonnollista konvektiota ollenkaan. Nollag-sauna on laatikko hiljaista, kuumaa sumua, jossa on tuuletin. Kuussa, kuudesosan painovoimalla, konvektio palaa heikosti. Marsissa, kolmen kahdeksasosan kohdalla, hieman enemmän.

Joten kysymys, jonka nämä simulaatiot voivat ratkaista, on sellainen, jota kenelläkään ei ole koskaan ollut syytä kysyä: kuinka paljon painovoimaa löyly tarvitsee, ennen kuin se käyttäytyy kuin löyly? Sitä numeroa ei vielä ole olemassa, ja nyt Aallossa ja McQueron Engineeringissä käynnissä olevat laskelmat ovat ensimmäinen yritys sen tuottamiseksi. “Joten ehkä ensimmäistä avaruussaunaa ei tarvitse vain rakentaa”, Macqueron kirjoitti. “Se on ensin simuloitava.”

Idea sai alkunsa Etelämantereesta

Se, mikä sai Macqueronin alun perin pois, ei ollut asiakas. Se oli 141-sivuinen NASAn urakoitsijan raportti vuodelta 1987, jonka hän löysi kaivaessaan viraston arkistoa: Ihmisen sopeutuminen eristyneisiin ja ahtaisiin ympäristöihin, tutkimus yhdeksästä miehestä, jotka talvehtivat Palmer-asemalla, Antarktiksella. NASA rahoitti sitä, koska etelämantereen talvi on halvin saatavilla oleva harjoitus pitkälle avaruuslennolle, ja yksi tutkijoista, Sybil Carrere, asui asemalla koko seitsemän kuukauden ajan, kirjaten, kuinka miehistö käytti kaikkia tiloja paikassa.

Rakennusinventaarioon on haudattu sauna, ja sisääntulo on pieni alilaskennan komedia:

“Saunalle ilmoitettiin yhteensä 36 käyttötuntia. Tämä rakennus oli vain henkilökohtaisessa käytössä. Useat ihmiset saunoivat eniten joka päivä joko töiden jälkeen tai kuntosaliharjoittelun jälkeen. Henkilökohtaiset projektitiedot osoittavat, että ihmiset saunoivat yksin, vaikka tässä huoneessa oli joitakin ilmoittamattomia käyttökertoja, kun jopa neljä henkilöä saunoi samaan aikaan.”
(Evans, Stokols & Carrere, NASA-CR-181502)

Lue se uudestaan. Miehistö kirjasi jokaisen istunnon yksin. Tutkijat näkivät neljän ihmisen menevän sisään kerralla. Jokaisesta aseman huoneesta, kuntosalista, pubista, laboratorioista, pimiöstä ja saunasta on raportin mukaan ainoa, jossa paperityöt ja käytös eivät olleet samaa mieltä. Yhdessä maan eniten valvotuista pienyhteisöistä sauna oli huone, jota ihmiset käyttivät enemmän kuin vaivautuivat kirjoittamaan.

Raportti ei todista mitään terveydestä, eikä Macqueron väitä niin. Ei ollut saunaryhmää, ei kontrollia, ei yksittäisen kylvyn mittausta. Se tallentaa käyttäytymistä: ahtaat, stressaantuneet ihmiset, joilla on kiinteä huone, valitsivat kuumimman päivän useimpina päivinä. Mikä on suunnilleen löytö Greenwichin yliopiston joukkue saavutti tänä vuonna 1,907 osallistujilla ja oikeilla instrumenteilla vain yhden Etelämantereen talven ja yhdeksän kaverin kustannuksella.

Se on lentänyt ennenkin

On ennakkotapaus, ja se on neuvostoliittolaista. Insinööri Aleksanteri Massarsky rakensi kokoontaitettavan höyryhuoneen, joka lensi Salyut 6:lla, Saljut 7:llä ja Mirillä, missä hänen tilillään se toimi tarpeeksi hyvin, että kosmonautit käyttivät siinä venikkejä. Se paloi Mirin kanssa 2001:ssa, eikä mikään korvannut sitä; Kansainvälisellä avaruusasemalla ei ole edes suihkua. Venäjän hengenturvainstituutti kellutti suihku- ja saunakehitystä jälleen 2018:ssa, eikä siitä ole tullut mitään julkista. Massarskyn koppi rakennettiin ja lennätettiin ilman yhtäkään julkaistua simulaatiota. Tällä kertaa järjestys on päinvastainen, ja maanpäällinen ennätys antaa aihetta vaivata ollenkaan: Palmer Stationilla on edelleen sauna ja kylpytynnyri. Etelänavan asema rajoittaa miehistön kahteen kahden minuutin suihkuun viikossa veden säästämiseksi ja pitää saunan käynnissä 200°F:ssä, jossa talven vieraat käyttävät sitä käynnistääkseen 300 Club juokse napaan miinus 100°F:ssa. Australian asemilla on niitä. ESAn Concordia-miehistö saa omansa sunnuntaisin. Kukaan näistä virastoista ei suorittanut oikeudenkäyntiä ensin. He vain tarkensivat huonetta.

Palmer-tutkimus alkoi huhtikuussa 1985. Macqueron syntyi samassa kuussa, sattuman, jonka hän ilmoitti itse. Jotkut tehtävät valitsevat insinöörinsä.

Korjaus, syyskuu 29, 2026: tämän artikkelin aiempi versio viittasi Macqueronin suunnitelman SaunaNews kattamiseen “aiemmin tässä kuussa” ikään kuin se olisi erillinen tarina. Tämä kattavuus oli tämän artikkelin ensimmäinen versio, joka julkaistiin elokuussa 14 ja päivitettiin elokuussa 16 hänen kommenttinsa jälkeen SaunaNews-julkaisutietueen mukaisesti.