Nasa

Video: Phil Bailey on puolisuomalainen, joka tuntee InSight-laskeutujan robottikäden

Phil Bailey selittää selvällä suomenkielellä, miten InSight-laskeutuja tulee käyttämään robottikättään. Hän on hyvä esimerkki siitä, miten avaruuslentojen pariin saattaa päätyä, vaikka opiskelee ihan jotain muuta kuin avaruusalaa.

InSight on Nasan seuraava Mars-laskeutuja. Se on nyt matkalla kohti punaista planeettaa ja saapuu sinne marraskuussa. Laskeutumisensa jälkeen se ottaa pian käyttöön robottikäsivartensa, jonka avulla laitetaan Marsin pinnalle laskeutujan vierelle seismometri sekä lämpövuomittari, ja lisäksi kädellä tehdään paljon tutkimuksia.

Käden toiminnasta vastaa osaltaan suomalaissukuinen robotiikkainsinööri Phil Bailey, joka kertoo videolla työstään Jet Propulsion Laboratoryssä Pasadenassa, Kaliforniassa.

Erityisesti hänen vastuullaan on WTS, joka näyttää se myös hieman hauskalta: se on kuin puolipallomainnen kupoli, jolla on hame. Se on suoja, joka lasketaan Marsin pinnalle laitettavan seismometrin päälle, jotta Marsin kaasukehän tuulet ja muut ulkoiset häiriöt eivät vaikuta mittauksiaan tekevään seismometriin.

InSight llaskeutuu marraskuun 26. päivänä rakettimoottorien hidastamana Marsin päiväntasaajan seutuville Elysium-tasangolle ja toimii siellä toivottavasti yhden Marsin vuoden ajan, siis noin kaksi Maan vuotta. Laskeutuja on käytännössä parimetrinen lavetti, jossa on kolme noin metrin pitkuista jalkaa ja kaksi pyöreää aurinkopaneelia, jotka avautuvat laskeutumisen jälkeen lavetin sivuille samaan tapaan kuin kukat avaavat terälehtiään.

Teknisesti InSight on hyvin samanlainen kuin vuonna 2009 Marsiin laskeutunut Phoenix-niminen laskeutuja. Tuo lento, laskeutuminen ja toiminta Marsissa sujuivat hyvin, joten toiveet ovat nytkin korkealla.

Laskeutuja on vähän kuin edullinen välilento Nasan Mars-tutkimusohjelmassa. Sen kyydissä onkin aikaisemmista laskeutujista ja kulkijoistra yli jääneitä kameroiden ja mittalaitteiden varakappaleita, ja lisäksi tärkeimmät tutkimuslaitteet pyydettiin Euroopasta.

Kuten nimi InSight antaa ymmärtää, on laskeutujan tärkein tehtävä nyt katsoa Marsin sisälle. Siksi sen päätutkimuslaite on ranskalainen seismometri, ja sillä on itse asiassa aika pitkä historia jo takanaan. Laitteen projektipäällikkö Ranskan kansallisessa avaruuskeskuksessa CNESissä on Philippe Laudet. Hän kertoi Tiedeykkösessä olleessa kirjoittajan tekemässä ohjelmassa seismometristä näin:

"Seismologiaa on käytetty Maan sisustan ymmärtämiseen 1900-luvun alusta. Ensimmäisen kerran seisminen aalto havaittiin vuonna 1889, kun Saksassa havaittiin Japanissa olleen maanjäristyksen tärinää. Sen jälkeen aika pian ymmärrettiin, että voimme havaita toisella puolella olevia maanjäristyksiä seismometrillä ja että järistyksistä tulee erilaisia aaltoja, ja niiden kulkuaikojen avulla voidaan määrittää maapallon sisustan rakenne."

"Kun vuonna 1969 Apollo-astronautit menivät Kuuhun, he veivät sinne seismometrejä. Niitä vietiin Apollo-lennoilla kaikkiaan viisi ja ne muodostivat pienen verkoston, jonka avulla pystyttiin nyt ymmärtämään millainen on Kuun sisusta. Vaikka nyt tiedämmekin aika hyvin millainen on Kuun sisusta, se ei ole hyvä esimerkki toisesta planeetasta, koska Kuun syntyhistoria on niin erilainen. Siksi jo pitkään tutkijat ovat ehdottaneet seismometrin lähettämistä Marsiin."

"1970-luvulla Viking-laskeutujissa oli yksinkertaiset seismometrit, mutta niistä vain toinen toimi ja sekin oli kiinni laskeutujan rungossa, joten se ei saanut kovin luotettavia signaaleita. Nimittäin Marsissa olevat tuulet heiluttelivat laskautujaa sen verran, että varsinaiset signaalit jäivät tämän varjoon – voisi sanoa, että tuo seismometri toimi lopulta sääasemana. Sillä saatiin kuitenkin 15 signaalia, jotka todennäköisesti olivat mars-järistyksiä. Tästä kuitenkin opittiin se, että seismometri pitää laittaa tiukasti kiinni pintaan ja eristää tuulelta."

"Meillä täällä Ranskassa on tutkija Philippe Lognonné, joka oli tehnyt seismometrin venäläiseen Mars 95 -luotaimeen, joka valitettavasti syöksyi alas Maahan lähes välittömästi laukaisun jälkeen. Seismometri ei siis päässy Marsiin, mutta ranskassa ei annettu tämän lopettaa seismometrin kehittämistä. Etsimme uutta kumppania ja keskustelimme useammankin maan kanssa, Kiinan, Japanin, Yhdysvaltojen ja Venäjänkin kanssa mahdollisuuksista lennättää seismometri Marsiin, ja ihan viime vaiheessa olimme jo pohtimassa versiota, joka olisi mennyt Japanissa suunnitellun laskeutunan mukana Kuuhun. Se kuitenkin peruttiin, koska Fukushiman ydinonnettomuuden vuoksi japanilaiset leikkasivat avaruusohjelman rahoitusta ja kuulaskeutuja oli eräs ensimmäisistä peruutetuista hankkeista."

Olimme tämän jälkeen jo jäädyttämässä koko projektia, kun sitten Nasan planeettalennoista vastaava keskus Jet Propulsion Laboratory ehdotti tehtäväksi lentoa, jonka päähyötykuormana olisi tämä meidän seismometrimme. Tunsimme hyvin sikäläisiä tutkijoita, ja he olivat laskeneet, että oman amerikkalaisen seismometrin tekeminen maksaisi paljon ja siihen menisi aikaa, joten he ehdottivat käytettäväksi meidän laitettamme. Vuonna 2011 Nasa päätti sitten antaa rahaa kolmelle uudelle tutkimuslennolle, ja tämä oli yksi valituista. Meille tämä oli erinomainen yhteistyö, sillä heillä ei ole seismometriä, mutta he tietävät miten mennä Marsiin ja meillä on seismometri, mutta ei lentoa Marsiin."

Laskeutuja rakenteilla Denverissä Lockheed Martin -yhtiössä.


Hankkeen nimi on siis InSight, eli Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport. Suomeksi tämä on jotakuinkin Eli "sisäsoien tutkiminen käyttäen seismometriä, geodesiaa ja lämpökuljetusta". Samalla nimi tarkoittaa lyhyesti "katso sisälle".

Geodesia tässä tarkoittaa sitä, että laskeutujan paikkaa seurataan erittäin tarkasti ja siinä tapahtuvan mahdolliset liikkeet kertovat siitä, että mahdollisesti Marsissakin on jonkinlaisia mannerlaattoja, jotka liikkuvat. Nykytiedon mukaan laattoja ei ole, mutta tästä kohta lisää.

Lämpökuljetus puolestaan tulee siitä, että kyydissä on saksalaisten tekemä laite, joka pystyy mittaamaan sitä, miten lämpö kulkee pinnan alla noin viiden metrin syvyydellä. Siitä voi päätellä paljon mm. siitä, onko pinnan alla jäätä. Laite on itse asiassa pieni puikula, joka nakuttaa itsensä vähä vähältä alemmas pinnan alle ja lähettää siihen kiinnitettyä piuhaa pitkin mittaustietoja.

Ja päätutkimuslaite on siis tämä ranskalaisten tekemä seismometri, joka on itse sasiassa kolmesta seismometristä - yksi joka suuntaan - koostuva instrumenttipaketti. Se on 22 cm halkaisijaltaan olevan puolipallon muotoisen tyhjiökammion sisällä ja se on toisen puolipallon sisällä. Näin Marsin tuulet eivät pääse nyt sitä heiluttelemaan. Ja jotta se saisi mahdollisimman hyvin signaalinsa pinnalta, nostetaan se laskeutujan robottikäsivarrella makaamaan maahan laskeutujan viereen.

Piirros näyttää seismometrin ja sen tuulisuojan. WTS, eli wind and thermal shield suojaa sisällään olevaa SEIS-laitteistoa. Kuva: IPGP/David Ducros


"Laskeutuja avaa aurinkopaneelinsa heti laskeutumisensa jälkeen, jos siis kaikki sujuu suunnitellusti ja laskeudumme Marsiin 26. marraskuuta. 28. marraskuuta alkaen 10. joulukuuta saakka otamme runsaasti kuvia laskeutujan luota ja päätämme niiden perusteella paikan, mihin laskemme seismometrin.

"Paikan pitää olla mahdollisimman tasainen, eikä siinä saa olla liian suuria kiviä. Sen jälkeen robottikäsivarsi ottaa kiinni seismometristä ja nostaa sen alas pinnalle sopivaan aikaan. Oletamme, että tämä tapahtuu 4. tammikuuta mennessä, koska nykyisen suunnitelman mukaan silloin aloitetaan saksalaisen mittalaitteen asentaminen."

"Tammikuun lopusta alkaen aloitamme kummankin mittalaitteen käyttämisen, ja koska lämpövuomittalaite porautuu alaspäin pienten iskujen avulla, pystymme kuuntelemaan seismometrillä näitä iskuja, joiden aika ja voimakkuus tunnetaan hyvin. Näin pystymme alustavasti kalibroimaan laitettamme. Ja aina kun naapurimme ei metelöi nakutuksillaan, kuuntelemme Marsia – mikä on tietysti suurin osa ajasta. Laitteen kalibrointi ja käyttöönotto jatkuu maaliskuun loppuun saakka, jolloin suuri osa tiimistämme on Kaliforniassa, mutta sen jälkeen tulemme kotiin ja jatkamme työtä täällä."

"Kyse ei ole ainostaan siitä, että saamme tietoja seismometriltä ja jaamme tietoja eteenpäin, vaan myös siitä, että yhdistämme näitä tietoja muihin luotaimen tekemiin havaintoihin – ennen kaikkea säätietoihin, koska lämpötilan ja paineen vaihtelulla, kuten magneettikentällä, saattaa olla vaikutusta seismometrin mittauksiin. Havaintojen käsitteluystä tekee hieman haastavan työn se, ettemme tiedä ihan täsmälleen mitä tulemme havaitsemaan."

"Tilanne on vähän sama kuin Kuun tapauksessa ennen kuin seismometrit vietiin sinne. Sieltä havaittiin paljon signaaleita, jotka olivat tietysti erilaisia kuin Maassa. Osin näiden perusteella on tehty paljon mallinnuksia siitä, millaisia ovat Marsin järistykset, ja teoreettisesti suurimmat voisivat olla luokkaa 4,5 - 5 magnitudia. Näitä parin vuoden aikana voisi olla muutamia, mutta voi olla kymmeniäkin, laskelmasta riippuen. Pienempien määrää on vaikea edes arvioida, koska periaatteessa laite on niin herkkä, että se havaitsee myös meteorien törmöykset Marsin pintaan planeetan toiselta puolelta. Kuten Maassa, tulee sielläkin varmasti ensin niin sanottu P-aalto ja sitten S-aalto, joista voidaan laskea tärinän etäisyys arviolta 10% tarkkuudella. Koska seismometri mittaa tärinöitä kolmessa suunnassa, voidaan tärähdyksen tulosuuntakin saada selville varsin hyvin. Kun kyseessä on voimakas järähdys, voi seismometri havaita varmaankin ensin suoran signaalin, sitten toiselta puolelta Marsin ytimen ympäri tulleen aallon, ja lopulta sigaalin sen kuljettua kerran planeetan ympäri. Marsin tapauksessa tähän kuluu hieman alle kaksi tuntia."

"Mitä tulee järistysten alkuperään, niin todennäköisesti pääosa niistä tulee lämpöliikkeestä: päivällä Marsin pinta lämpenee ja yöllä viilenee, ja koska kaasukehä on ohut, ovat lämpötilaerot suuria. Päivällä voi olla kymmenen astetta ja yöllä -150 astetta. Toinen järistyksiä aiheuttava tekijä on Phobos-kuun aikaansaamat vuorovesivoimat, ja lisäksi oletamme, että Marsin sydän on kuumaa metallia ja sieltä saattaa nousta laavaa ylemmäs, niin sen liikkeet saattavat myös saada aikaan järistyksiä. Ja sitten ovat meteoriitit: koska seismometri pystyy havaitsemaan niiden törmöyksiä, voidaan nyt ensimmäistä kertaa laskea paljonko Marsiin törmää kappaleita."

"Lisäksi voimme tehdä oheismittauksia kaasukehästä. Tiedetään, että Marsissa on pölypyörteitä, Dusts Devils, kuten niitä kutsutaan, ja pystymme todennäköisesti havaitsemaan niitä, kun ne menevät ohitse. Voimme siis varmaankin tehdä seismometrillä myös mittauksia, jotka kiinnostavan Marsin kaasukehän ja säätilan tutkijoita. Voi myös olla, ettei niitä tule lainkaan laskeutujan luokse - emme tiedä!"

Philippe Laudet, SEIS-seismometrin projektipäällikkö Ranskan kansallisessa avaruustutkimuskeskuksessa CNESissä. Kuva: CNES / D. Jamet

Uusi avaruusteleskooppi viivästyy jälleen – Hubblen seuraajaa saa odottaa vielä vuosikaupalla

La, 06/30/2018 - 20:29 Jari Mäkinen
JWST korjattavana. Kuva: Nasa

Avaruusteleskooppi Hubblen seuraaja, uusi ja upea James Webb -avaruusteleskooppi on ollut jo tähän mennessä pitkä jatkumo viivytyksiä ja hankaluuksia. Nyt tähän pettymysten listaan saadaan yksi luku lisää, sillä teleskoopin saaminen laukaisukuntoon testien jälkeen kestää paljon oletettua kauemmin: tavoitteena on laukaista teleskooppi avaruuteen maaliskuun 30. päivänä vuonna 2021.

Uusi avaruusteleskooppi on teknisesti erittäin haastava, eikä kukaan odottanutkaan, että sen tekeminen kävisi ilman kommelluksia. Tällaista hankaluuksien ja viivytysten määrää tuskin kukaan kuitenkaan osasi arvata, kun teleskoopin tekemisestä päätettiin vuonna 2002. Silloin teleskooppi oli tarkoitus laukaista vuonna 2010.

Kuten tavallista, projektin aikana sen edistymistä on tarkkailtu paitsi Nasan ja hankkeessa mukana olevan Euroopan avaruusjärjestön toimesta, niin myös ulkopuolisen, riippumattoman työryhmän avulla. Nyt tuorein tällainen ulkopuolinen arviointi olettaa, että jäljellä olevia tehtäviä ei ennätetä saamaan valmiiksi edellisen aikataulun ja budjetin puitteissa.

Vielä viime vuonna Nasa odotti teleskoopin pääsevän matkaan tämän vuoden lokakuussa, mutta viime syyskuussa aikataulua jo löysättiin siten, että tuolloin tavoitteeksi otettiin vuosi 2019. Viimeksi nyt maaliskuussa laukaisu lykättiin kevääseen 2020. Viivytysten myötä kahdeksan miljardin dollarin budjettikatto menee myös rikki: siihen täytynee lisätä nyt yksi miljardi.

Teleskoopin testauksen aikana siitä löytyi pieniä vikoja, jotka pitää korjata. Tämä on normaalia, ja itse asiassa jos testin aikana ei löydetä mitään pientä fiksattavaa, olisi syytä huoleen.

Sen sijaan se ei ole normaalia, että teleskooppia tekevä Northrop Grumman -yhtiö on tehnyt viime aikoina monia virheitä. Esimerkiksi puhdistusaine, jolla teleskoopin venttiileitä oli valmisteltu laukaisukuntoon, ei ollutkaan oikeanlaista. Sen käyttäminen on mahdollisesti vaurioittanut venttiileitä, joten ne pitää nyt tarkistaa ja puhdistaa uudelleen – sekä kenties vaihtaa uusiin. Teleskooppiin syötettiin myös testien aikana ylijännitettä, ja siksi osa laitteista piti testata uudelleen-

Lisäksi suuren aurinkosuojan kiinnikkeiden kanssa on ollut sekoilua. Niitä ei oltu asennettu kunnolla ja osa niistä on kadonnut testin aikana.

Aurinkosuojasta löytyi myös kulumia, jotka piti korjata.

Northrop Grumman on syystäkin hieman pinteessä hankkeen kanssa ja se on vaihtanut teleskoopin kanssa työskenteleviä henkilöitä. Tämä on osaltaan myös saanut aikaan lisäviivästymistä.

JWST:n viivästyminen vuoteen 2021 saa aikaan harmaita hiuksia myös Euroopassa, sillä teleskooppi laukaistaan avaruuteen Ariane 5 -kantoraketilla. Näitä ollaan kuitenkin 2020-luvun alussa siirtämässä jo eläkkeelle, kun uusi Ariane 6 ottaa laukaisut hoitaakseen. Se ei kuitenkaan sovellu JWST:n laukaisuun. Ariane 5:n viimeisen laukaisun on tarkoitus olla vuonna 2022, joten vaikka JWST ei ole näillä näkymin viimeinen Ariane 5:n rahti, lykkääntyminen tuo paineita laukaisujen järjestelyyn. Ja jos laukaisu viivästyy tästä vielä lisää, niin Arianespacen täytyy pitää yllä Ariane 5:n laukaisujärjestelmiä suunniteltua pitempään.

Selviääkö Mars-kulkija Oppy pölymyrskystä? – vaipui jo horrokseen

Pe, 06/15/2018 - 11:11 Jari Mäkinen

Otsikkokuva kertoo karun totuuden: Marsin pinnalla paikassa, missä Nasan Opportunity-kulkija on mönkimässä, on meneillään voimakas pölymyrsky ja kulkija ei saa juuri lainkaan sähköä aurinkopaneeleistaan. Onko 15 vuotta kestänyt matka nyt lopussa?

Alkuvuodesta 2004 Nasan kaksi kulkijaa, Spirit ja Opportunity, laskeutuivat Marsin pinnalle ja aloittivat uuden ajan punaisen planeetan tutkimuksessa. Ne olivat ensimmäiset kunnollisen kulkijat naapurimme pinnalla ja ne ylittivät odotukset moninkertaisesti.

Kulkijat löysivät mineraaleja, jotka kertovat eittämättä Marsin olleen aikanaan vetinen, ja erilaisia merkkejä, joita tulkitessa ammoisen elämän mahdollisuutta ei ainakaan voi olla huomioimatta.

Spirit laskeutui ensin tammikuun neljäntenä Gusevin kraatteriin ja aloitti siellä tutkimuksensa, joiden odotettiin kestävän kolme kuukautta ja toki toivottiin jatkuvan vielä jonkin aikaa sen jälkeen. Kulkija kuitenkin toimi ja toimi, ja sillä rullailtiin eteenpäin. Talven ajaksi toimintaa rauhoitettiin ja Spirit ajettiin sopivaan asentoon, jotta matalammalta paistanut Aurinko osuisi paremmin sen aurinkopaneeleihin. Kulkija kun sai tarvitsemansa virran aurinkopaneeleista.

Spirit ja Opportunity ovat samanlaisia, ostoskärryn kokoisia Mars-kulkijoita.


Toukokuussa 2009, yli viiden vuoden ja 7730 metrin kulkemisen jälkeen, Spirit jäi jumiin. Se kuitenkin toimi ja vasta kahta vuotta myöhemmin se oli uudelleen ongelmissa. Koska sen aurinkopaneelit eivät olleet erityisen hyvin suunnattu Aurinkoon, sen lataustaso laski, eikä se pystynyt käyttämään lämmittimiään. Spirit oli jo asettunut uneen, missä se oli sammuttanut kaikki muut laitteensa paitsi kellon, joka herätti sen välillä tarkistamaan mikä tilanne on: onko virtaa saatu enemmän, jotta toiminta voisi jatkua. Samalla se lähetti piippauksen Maahan, jotta sen tiedettiin olevan vielä hengissä.

Samaa menetelmää oli jo käytetty aikaisemminkin, joten kyseessä ei sinällään ollut hätätilanne – vaikka tietysti sai aikaan hermostumista täällä Maassa.

Lopulta, 2210 Marsin päivän jälkeen maaliskuun 22. päivänä 2010 Spirit ei enää ottanut yhteyttä. Nähtävästi sen kellokin oli sammunut.

Nasa lopetti Spiritin kuuntelun toukokuussa 2011, jolloin virallisesti sen toiminnan katsotaan päättyneen.

Selviääkö Oppy?

Nyt hieman samanlainen tilanne on päällä Opportunity-kulkijan kanssa. Opportunity, eli "Oppy" laskeutui Marsiin kolme viikkoa Spiritin jälkeen, eli tammikuun 25. päivänä 2004. Laskeutumispaikka oli Meridiani-tasanko.

Oppy on osoittautunut sitkeäksi veikoksi, sillä se on kulkenut jo yli 45 kilometrin matkan ja kestänyt Marsissa yli 14 vuotta. Se on siis toiminut tähän mennessä 50-kertaisesti pitempään kuin alun perin odotettiin. Jos se ei siis selviä tästä pinteestään, voidaan silti siihen olla hyvin tyytyväisiä.

Toistaiseksi tilanne ei kuitenkaan ole vielä paha. Ongelmana on nyt massiivinen pölymyrsky, josta ensimmäiset havainnot tehtiin Marsia kiertävästä luotaimesta toukokuun 30. päivänä. Sen jälkeen myrsky on siirtynyt ja ilmassa olevan määrän pölyn määrä on kasvanut. Otsikkokuvassa on Aurinko Opportunityn kuvaamana myrskyn päälle tulemisen aikana: viimeisessä kuvassa Aurinkoa ei enää edes näy.

Alla on animaatio myrskystä kiertoradalta kuvattuna 31. toukokuuta alkaen aina 13. kesäkuuta saakka.

Myrsky on kooltaan Euroopan luokkaa ja etenee kohti Curiosity-kulkijaa, joka on merkitty myös kuvaan (kulkijoista Opportunity on vasemmalla ja Curiosity oikealla). Curiosityyn pölymyrsky vaikuttaa vähemmän, koska se saa sähköä ydinparistosta.

Oppy on nyt horrostilassa, missä se on sammuttanut kaikki laitteensa sähkön säästämiseksi. Ainoastaan kello toimii, ja sen tarkoituksena on herättää kulkija aikanaan. Koska kellon hiipuminen nähtävästi koitui Spiritin kohtaloksi, jännitetään nyt luonnollisesti miten tällä kerralla käy.

Toivoa tilanteeseen tuo kolme seikkaa: ensinnäkin lämpötilan ei oleteta laskevan myrskyn aikana niin alas, että siitä olisi haittaa kulkijalle; toiseksi myrsky menee ohitse ja kenties jo viikon päästä taivas on jo läpinäkyvämpi; ja kolmanneksi Opportunityn akut ovat edelleen oikein hyvässä kunnossa. On oikeastaan ihme, että niiden lataustaso on vielä ollut maksimissaan 85 % siitä, mitä sen oli laukaisun aikaan 15 vuotta sitten.

Lisäksi kannattaa muistaa, että Oppylle pölymyrskyltä suojautuminen ei ole mitään uutta. Vuonna 2007 se kyyristeli sellaisen kourissa parin viikon ajan, ja osan tästä ajasta se oli hiljaa.

Me täällä Maassa emme voi tässä tilanteessa kuin odottaa ja kuunnella. Ja toivoa parasta.

Elämääkö Marsissa – mitä oikeasti uutta Nasa kertoi tänään?

Pe, 06/08/2018 - 00:18 Jari Mäkinen

Yhdysvaltain ilmailu- ja avaruushallisto Nasa rummutti jälleen jo useita päiviä etukäteen tänää tulossa olevasta "merkittävästä" uutisesta Marsin tutkimuksen suhteen. Kuten aikaisemmissakin vastaavissa tapauksissa, uutiset olivat kiinnostavia, mutta eivät mullistavia; ei ole epäilystäkään, että Marsissa on voinut olla aikanaan elämää.

Nasa piti tänään illalla Suomen aikaa tiedotustilaisuuden, missä kerrottiin Science-lehdessä perjantaina julkaistavista tutkimuksista, jotka liittyvät Curiosity-kulkijan Marsissa tekemiin löytöihin.

Löydöt ovat monimutkaisia orgaanisia molekyylejä noin kolme miljardia vuotta vanhasta kivestä sekä metaanin määrästä Marsin kaasukehässä. Kyseessä eivät ole siis merkit elämästä, mutta jälleen eräitä merkkejä lisää siitä, että aikanaan Marsissa on voinut olla ainakin alkeellista elämää.

Orgaaniset molekyylit

Marsista on löytynyt jo aikaisemmin orgaanisia molekyylejä, mutta nyt Curiosityn Aeolis Mons -vuoren vieressä olevista mutakivikerrostumista löytämät molekyylit ovat hyvin kiinnostavia. Kerrostumat syntyivät noin kolme miljardia vuotta sitten, kun paikalla olleen järven pohjalle painui sedimenttejä, jotka ajan kuluessa ovat kivettyneet.

Aivan pinnalla Marsissa on liikaa ultraviolettisäteilyä, jotta molekyylit voisivat säilyä. Siksi Curiosity otti porallaan näytteen kiven sisältä ja näyte analysoitiin kulkijan sisällä olevassa minilaboratoriossa. Se kuumentaa näytettä. jotta siitä irtoaa aineita, jotka ohjataan massaspektrometriin. Tulosten mukaan näytteessä oli ainetta nimeltä
tiofeeni. Maan päällä sitä on esimerkiksi kivihiilitervassa.

Havainto tosin voi viitata myös kerogeeniin, samankaltaiseen orgaaniseen yhdisteeseen, missä on myös rikkiä. Rikki voisi auttaa sitä osaltaan selviämään vuosimiljardien ajan käytännössä muuttumattomana.

Kyseessä EI ole siis elämä, tai edes mikään lähellä sitä oleva, vaan ainoastaan monimutkainen orgaaninen yhdiste, jota elämä tarvitsee. Se voi myös olla elämän tuotos: Maan pinnalla kerogeenia on runsaasti kerrostumissa, joissa on puristuneena ammoisia leviä. Kerogeeni voi olla myös peräisin Marsissa aikanaan olleista aktiivisista tulivuorista.

Milton Keynesissä oleva Avoimen yliopiston tutkija Monica Grady toteaa Sciencen jutussa, että "oletan, että aine on geologista perua, mutta toivon, että se on biologista."

Aeolis Mons ja Curiosityn paikka siellä
Curiosity on viisikilometrisen vuoren vieressä olevalla entisellä järvenpohjalla.

Entä metaani?

Toinen Sciencessä julkaistu juttu kertoo siitä, että Curiosity on havainnut Marsin kaasukehässä lähellä pintaa vähäisiä määriä metaania, ja lisäksi metaanin määrä vaihtelee vuodenaikojen mukaan. Curiosity on tehnyt mittauksiaan jo viiden vuoden ajan, joten kyse ei ole enää yksittäisistä tapauksista.

Marsin metaani on ollut suuren kiinnostuksen kohteena aina siitä alkaen, kun ESAn Mars Express löysi sitä ensimmäisen kerran vuonna 2004. Metaanille on oikeastaan vain kaksi mahdollista lähdettä: vulkanismi tai elämä.

Nykytiedon mukaan Marsissa ei ole enää aktiivista tulivuoritoimintaa, mutta on toki mahdollista, että näkymättömissä pinnan alla tapahtuu edelleen jotain. Yhtä lailla mahdollista on se, että vuodenaikojen mukaan aktiivinen ja passiivinen mikrobielämä pinnan alla tuottaa metaania esimerkiksi sään lämpenemisen innostamana.

Tästäkään ei voi havainnon perusteella sanoa yhtään enempää. Onneksi Marsia kiertää nyt ESAn Trace Gas Orbiter, kiertolainen, joka havaitsee kiertoradaltaan varsin tarkasti Marsin kaasukehässä olevia merkkikaasuja (kuten metaania), ja tämän vuoden marraskuussa Marsiin laskeutuu InSight -laskeutuja, joka pystyy toivottavasti seismometrillään havaitsemaan mahdollista pinnanalaista aktiivisuutta.

Varsinaisen elämän etsimisen kannalta parasta olisi kuitenkin saada Marsista näyte maanpäällisissä laboratorioissa tutkittavaksi. Jo pieni määrä marsperää melkein mistä päin tahansa planeettaa voisi pitää sisällään selviä merkkejä elämästä – jos mitään ei löytyisi, olisi sekin selvä tulos.

Video: Tällainen on Nasan suunnittelema Mars-helikopteri

Nasa ilmoitti lähettävänsä pienen helikopterin Marsiin kesällä 2020. Kyseessä on enemmänkin tekniikkaa testaava koe kuin varsinainen tieteellinen tutkimus, mutta jos laite toimii suunnitellusti, voisi vastaisuudessa Mars-tutkimus ottaa suuria harppauksia eteenpäin lentolaitteiden avulla.


Mars-helikopteri on pieni helikopteri, jonka runko on kooltaan berliininmunkin luokkaa, ja jonka massa on noin 1,8 kg.

Hankaluutena Marsissa lentävän kopterin suunnittelussa on se, että Marsin kaasukehän tiheys on hyvin pieni: pinnalla se on vain noin sadasosa vastaavasta täällä Maassa.

Kopterilla lentäminen Marsissa vastaa siis sitä, että samaa koetettaisiin täällä maapallolla noin 30 kilometrin korkeudessa. Tämä on hieman enemmän kuin helikopterien korkeusennätys 12440 m, jonka teki Jean Boulet kesäkuussa 1972 vuoristolentämiseen varustetulla Aérospatiale SA 315B Lama -helikopterilla.

Mikäli Nasan kopteritiimi onnistuu lennättämään kopteriaan Marsissa, saa se puolestaan kunnian ensimmäisestä toisen planeetan kaasukehässä tehdystä ilmaa raskaammasta lennosta.

Jotta pikkukopteri voisi toimia niin harvassa kaasussa, pitää kopterin olla pieni ja kevyt ja sen roottorien tulee olla epäsuhtaisen suuria ja pyöriä nopeasti. Kaksi vastakkaisiin suuntiin pyörivää roottoria vispaavatkin noin 3000 kierrosta minuutissa.

Tarkoituksena on nyt lähettää kopteri seuraavan suuren Mars-kulkijan mukana kesäkuussa 2020 kohti punaista planeettaa. Tämä toistaiseksi vain nimellä Mars 2020 -kulkija tunnettu laite on jotakuinkin samanlainen kuin nyt Marsissa oleva mopoauton kokoinen Curiosity. 

Kopteri on kiinni kulkijan alapuolella, sillä kunhan sopiva paikka lennättämiselle on löytynyt, kopteri pudotetaan Marsin pinnalle. Sen jälkeen kulkija rullaa sivuun sopivan etäisyyden päähän ja kopteri lähtee (lukuisten tarkistusten jälkeen) lentoon.

Koska sitä ei voida ohjata suoraan lennonjohdosta Maan ja Marsin välisen pitkän etäisyyden vuoksi, täytyy lennon olla täysin automaattinen.

Suunnitelmana on tässä vaiheessa käyttää aurinkopaneeleista virtansa saavaa kopteria kuukauden ajan ja tehdä sillä ainakin viisi koelentoa. Niillä lennetään muutamien satojen metrien päähän, jolloin lento kestäisi noin puolisentoista minuuttia.

Ensimmäisellä lennollaan kopteri vain nousee noin kolmen metrin korkeuteen ja pysyy siinä paikallaan puoli minuuttia.

Jos tekniikka toimii, olisivat lentolaitteet – joko pyöriväsiipiset tai lentokoneet – todella käteviä laitteita Marsin tutkimiseen. Niillä kun voitaisiin käydä tutkimassa läheltä ja tehdä mittauksia laajoilta alueilta varsin nopeasti. 

Helikopterit olisivat kaikkein parhaimpia, koska ne voisivat myös laskeutua melkein minne vain ja tutkia myös pintaa tarkemmin.

NASA ja Uber alkavat yhdessä tutkia lentotaksien käyttöä – turvallisuusviranomainen tiukkana

Pe, 05/11/2018 - 17:21 Jari Mäkinen
Uberin lentolaitekonsepti. Kuva:Uber

Tälllä viikolla torstaina ja keskiviikkona (8. ja 9. toukokuuta) pidettiin Los Angelesissa Uber Elevate Summit -kokous, missä pohdittiin autonomisia lentolaitteita. Taksiyhtiö Uber kun aikoo laajentaa toimintaansa lentotakseihinkin heti kun mahdollista, ja oli kutsunut yli 700 asian parissa puuhaavaa henkilöä paikalle. Yhtiö julkisti myös tuoreimpia suunnitelmiaan.

Yleensä näitä laitteita kutsutaan lentäviksi autoiksi, mutta oikeastaan ne ovat paljon enemmän. Ne ovat autonomisia henkilökuljetukseen tarkoitettuja lentolaitteita, jotka tyypillisesti ovat sähkökäyttöisiä ja pystyvät lentämään satakunta kilometriä yhdellä latauksella.

Useat yritykset kehittävät tällaisia parhaillaan ja useiden ajatuksena on käyttää niitä nimen omaan lentotakseina; käyttäjien ei täydy olla lentäjiä, vaan tavallisia matkustajia, jotka tilaavat kyydin esimerkiksi kännykällä ja kopterimainen vempele porhaltaa itsekseen automaattisesti lentäen hetken päästä paikalle.

Laite voi nousta ja laskeutua tenniskentän puolikkaan kokoiselle alueelle, ja parhaimmillaan ne ovat lyhyillä, kymmenkunta kilometriä olevilla pyrähdyksillä. Kyytiin mahtuu yhden autollisen verran ihmisiä.

Uber on kenties pisimmällä näissä suunnitelmissa, ja sen (kenties hieman kunnianhimoinen) suunnitelma on aloittaa lentotaksitoiminta viiden vuoden sisällä. Kokeilut voisivat alkaa jo parin vuoden päästä, jolloin laitteet käyttäisivät erityisesti niiden liikennöintiin tarkoitettuja lentotaksiasemia.

Hahmotelmissaan Uber kaavailee aloittavansa luonnollisesti Yhdysvaltain suurkaupungeista, joissa voisi olla esimerkiksi pilvenpiirtäjien katoilla asemia, joilta lähtisi tai minne saapuisi jopa 200 kopteria tunnissa. Siis nousu tai laskeutuminen 24 sekunnin välein keskimäärin. 

Aluksi lentolaitteissa olisi lentäjät, mutta kunhan tekniikka osoittautuu tarpeeksi luotettavaksi ja automaattisten lentolaitteiden lupa-asiat saadaan sovittua, voisivat laitteet olla automaattisia.

Olemukseltaan laitteet ovat todennäköisesti kuin isokokoisia drooneja, jotka ovat jonkinlaisia lentokoneiden ja helikopterien risteytyksiä.

Ne lentäisivät tyypillisesti 300-600 metrin korkeudessa, ja toiveikkaiden kaavailuiden mukaan ne eivät tuota yhtään enempää meteliä kuin ohi ajava rekka.

Hahmotelma lentotaksiasemasta. Kuva: Nasa

"Ei joustoa turvallisuudessa"

Eräs kiinnostavimmista puheenvuoroista Uber Elevatessa oli Yhdysvaltain ilmailuhallinnon FAA:n virkaatekevän johtajan (presidentti Trump ei ole ennättänyt vielä nimittämään uutta) Dan Elwellin näkemys siitä, miten ala tulee kehittymään.

Vaikka suuri osa innokkaista nuorista insinööreistä ei välttämättä pidä hänen sanomastaan, oli se hyvä annos konkretiaa. Hän nimittäin totesi, että uudet lentolaitteet ovat lentäviä laitteita, ja ne tulee kelpuuttaa käyttöön ilmailussa käytettävien tiukkojen turvallisuuskriteerien mukaan.

Kun Uber haluaisi aloittaa liikenteen vuonna 2023, on mahdollista, että lakipuolen saaminen kuntoon ja aivan uudenlaisen lentolaitteen lentokelpuuttaminen ei onnistu tässä ajassa.

Perinteisillä lentokoneillakin tähän menee pitkään ja pelkästään koelennot kestävät minimissään vuoden päivät. Uudenlaisissa lentolaitteissa on monia asioita rakenteista automaattisten systeemien kautta sähkömoottoreihin, joita ei ole vielä käytetty ilmailussa.

"Haluan sanoa teille selvästi, että emme tule hyväksymään minkäänlaista turvallisuuskulttuurin heikkenemistä", Elwell totesi. 

"Jos siis toivotte, että voisitte aloittaa kaupallisen lentotoiminnan vuonna 2023", hän jatkoi osoittaen sanansa kanssaan keskustelleelle Uberin teknologiapäällikkö Jeff Holdenille, "niin en sano, että se on liian toiveikasta, mutta en menisi lupaamaan mitään." 

Uberin ajatuksena on käyttää lentolaitteilleen samoja kriteereitä, joita on käytetty jo esimerkiksi Suomeen pian Malmin Sähkölentoyhdistyksen käyttöön tulevan Pipistrel Alpha Electron hyväksymiseen, mutta konetta ei ole vielä hyväksytty Yhdysvalloissa.

Meneillään on selvästi murrosvaihe, missä perinteinen ilmailuala ja uusi tekniikka joutuvat nokatusten. On kuitenkin tärkeää, että ilmailun turvallisuuskulttuurista pidetään kiinni.

Kaaos ilmassa?

Lentolaitteiden tekniikan ohella suuri kysymys tulee olemaan lennonjohto. Ajatus suuresta määrästä auton kokoisia drooneja pörräämässä kuka minnekin ilmassa on kauhistus – ja tuloksena olisi varmasti onnettomuuksia, ellei mitään tehdä.

Kolari ilmassa kun ei ole vain kahden kauppa: romut putoaisivat alas asutulle alueelle ja kenties jonkun niskaan.

Uber Elevatessa Nasa ja Uber ilmoittivatkin käynnistävänsä yhteishankkeen, missä tutkitaan juuri tätä lennonohjauspuolta.

Nasa on mukana siten, että se on myös suuri ilmailutekniikan tutkimuslaitos; usein unohdetaan, että Nasa-lyhenteen ensimmäinen a-kirjain tulee sanasta "aviation", eli ilmailu.

Yhteistyön mukaan Uber toimittaa Nasalle suunnitelmansa kaupunkiliikenteestä lentotaksein ja Nasa simuloi ilmatilan käyttöä mahdollisimman realistisesti.

Nasa mallintaa myös törmäyksiä. Mitä tapahtuu, jos (siis kun) lentotaksit törmäävät toisiinsa kaupunkialueella?

Työ tullaan tekemään Nasan Dallasissa Fort Worthin lentoasemalla olevassa keskuksessa ja mallinnuksissa käytetäänkin esimerkkinä Dallasta. Siellä kun kaupunkialueen lisäksi on mukana kansainvälisen lentoaseman liikenne.

Tarkoituksena on kehittää lentotilan hallintajärjestelmä, jonka ohjauksessa kaikki ilmassa oleva liikenne voisi sujua turvallisesti. Tässä olennainen kysymys on se, miten uudet lentolaitteet – joita saattaa tulla tuhansia käyttöön nopeastikin – voidaan ottaa mukaan lennonjohtoon, vai pitäisikö niitä varten kehittää omansa ja varata niille omat, raskaasta liikenteestä erilliset alueensa.

Lisäksi simulaatioissa otetaan huomioon melu, mitä ilmaliikenne kokonaisuudessaan aiheuttaa. 

Nasa toimittaa luonnollisesti tuloksensa myös ilmailuviranomaisille, ja niiden perusteella uusien lentolaitteiden käyttöönotto saattaa tapahtua joustavastikin. Tai sitten ei.

Video: Näin InSight -marslaskeutuja lähti matkaan sumun keskeltä

InSight-laskeutuja lähetettiin tänään kohti Marsia. Jos et ennättänyt katsomaan laukaisua päivällä tai olit pahassa paikassa, niin tässä voit katsoa laukaisun uudelleen!

Laukaisu tapahtui tänään 5. toukokuuta klo 14.05 Suomen aikaa ja kaikki sujui hyvin. 

Atlas-kantoraketti nousi matkaan Kaliforniasta Vandenbergin lentotukikohdasta ja suuntasi etelään. Maapallon kierrettyään se kiihdytti luotaimen planeettainväliseen lentoon vaadittavaan nopeuteen ja niin InSight ja kaksi pientä nanosatelliittia olivat matkalla punaiselle planeetalle.

Laskeutuja saapuu perille 26. marraskuuta ja alkaa pian sen jälkeen sondaamaan Marsin sisustaa seismometrillään ja pinnan alle porautuvalla myyrällään.

Jos haluat katsoa kokonaisuudessaan tallenteen Nasan tämänpäiväisestä laukaisulähetyksestä, niin sen ensimmäinen osa on täällä ja toinen osa täällä.

Linkki massiiviseen InSight-juttuumme on alla.

Avainsanat

10 tärkeintä asiaa, jotka tänään laukaistusta Mars-laskeutujasta on hyvä tietää

La, 05/05/2018 - 13:46 Jari Mäkinen
InSight piirroksessa

InSight-laskeutuja lähetettiin tänään klo 14.05 Suomen aikaa Kaliforniasta avaruuteen ja edelleen kohti Marsia. Mitä tästä tuoreimmasta Mars-aluksesta tulisi tietää ja miksi se on kiinnostava? Tässä kymmenen helposti sulatettavaa tietopalaa!

Ensin kuitenkin hieman taustaa.

InSight on eräänlainen välilento Nasalle, sillä se on lento-ohjelmassa kahden kalliin ja monimutkaisen kulkijan välissä. Pienen henkilöauton kokoinen Curiosity laskeutui Marsiin vuonna 2012 ja seuraavana on vuorossa toistaiseksi vain nimellä "Mars 2020" tunnettu kulkija, joka on kuin Curiosity – mutta hieman toisenlaisilla tutkimuslaitteilla varustettu.

Edellinen Mars-lento Yhdysvalloista oli planeettaa kiertämään lähetetty MAVEN vuonna 2014 ja InSightin piti olla vuorossa jo vuonna 2016, mutta tuolloin sen laukaisua päätettiin lykätä, koska sen tutkimuslaitteessa havaittiin vikaa. 

InSight perustuu teknisesti vuonna 2008 Marsin pohjoisnavan tuntumaan laskeutuneen Phoenix-laskeutujaan. Sen mukaan päätettiin laittaa kulkijoista yli jääneitä kameroiden ja mittalaitteiden varakappaleita, joiden lisäksi tarvittiin tosin varsinaisia tutkimuslaitteitakin, ja niiden suhteen Nasa keksi hyvän idean: ne pyydettiin Euroopasta. Niinpä ranskalaiset tekivät (ja maksoivat) seismometrin ja saksalaiset vastasivat pääosin pinnan alle tunkeutuvat mittalaitemyyrän tekemisestä.

Näin Nasa pääsi varsin halvalla: lennon hinta on noin 545 miljoonaa euroa, tosin lennon lykkääminen vuodesta 2014 tähän kevääseen maksoi lisää noin 120 miljoonaa euroa.

Nyt kuitenkin lento päässee matkaan ja tiedossa on erittäin kiinnostava, mutta kenties ei kovin näyttävä tutkimuslento.

1. Miksi InSight on kiinnostava?

Eräs kiinnostavimmista avoimista kysymyksistä Marsin suhteen on sen sisäinen rakenne. Maapallon sisustaa voidaan tutkia kätevimmin seismometrillä, eli mittaamalla maanjäristyksien kulkua maapallon sisäosien läpi ja analysoimalla signaalien kulkua. Idea InSightissä on jotakuinkin sama, eli sen mukana on seismometri – hyvin herkkä sellainen.

Ongelmana Marsissa on kuitenkin se, että siellä ei ole tiettävästi maanjäristyksiä samaan tapaan kuin Maassa, koska siellä ei ole liikkuvia mannerlaattoja. Voi olla, että seismometri havaitsee kuitenkin joitain pieniä tärinöitä, jotka tulevat Marsin kuoren raksumisesta tai vähäisestä tulivuoritoiminnasta. Lisäksi Marsiin iskeytyvät meteorit lähettävät tärähdyksiä Marsin läpi ja kuorta pitkin.

Signaalien avulla voidaan siis hahmotella, millainen Marsin sisusta on. Tutkijat odottavat havaitsevansa parin Maan vuoden aikana useita kymmeniä järistyksiä.

Lisäksi laskeutujassa on mukana laite, joka junttaa mittalaitteita Marsin pinnan sisälle, kenties joka viiden metrin syvyyteen. Siellä se mittaa lämpötilaa ja tutkii olosuhteita; vaikka se ei ota näytettä syvältä, jo pelkästään marsperän kovuuden tutkiminen auttaa ymmärtämään paljon sitä, mitä pinnan alla on. Voi olla, että siellä on jäätä.

Otsikkokuvassa seismometri on laskeutujan edessä vasemmalla ja pinnanalaistutkimuslaite vasemmalla. Kummatkin nostetaan laskeutujan päältä pinnalle robottikäsivarrella.

2. Millainen InSight on?

Periaatteessa laskeutuja on hyvin yksinkertainen: se on noin puolitoista metriä halkaisijaltaan oleva, lähes ympyrän muotoinen levy, jonka alapuolella ovat laskeutumisjalat ja laskeutumisessa tarvittavat rakettimoottorit, ja päällä tutkimuslaitteet, robottikäsivarsi, kameramasto ja antennit, joiden avulla siihen ollaan yhteydessä. 

Sen sivuilla ovat lähes saman kokoiset, ympyrän muotoiset, kukan terälehtien tapaan avautuvat aurinkopanaalit. 

Nyt, kun InSight on nyt pakattuna raketin nokassa, ovat sen aurinkopaneelit taivutettuna kasaan ja koko paketti on Marsiin laskeutuessa suojaavan kapselin sisällä.

Itse laskeutujan massa on 358 kg, mutta se on vain noin puolet matkaan laukaistavasta massasta: kapseli, jonka sisällä laskeutuja on, ja sen alla oleva lämpökilpi, jonka tehtävänä on suojata laskeutujaa Marsin kaasukehään saavuttaessa, painavat yhdessä  189 kg, Avaruuden halki lentämisessä auttavan osan massa on 79 kg. Polttoainetta ja polttoainetankkien paineistamiseen vaadittavaa kaasua on 67 kg. Kokonaisuudessaan tämä paketti on massaltaan 694 kg.

Yllä olevassa piirroksessa näkyy myös oikealla olevan lämpökilven ja laskeutujan välissä oleva instrumenttiosa, eli tietokoneita ja laitteita, joita laskeutumisen aikana tarvitaan; paikka on valittu siksi, että tuossa kohdassa on tilaa. Kaikki on pakattu varsin tiiviisti!

Lisäksi matkaan lähtee kaksi pientä nanosatelliittia (joista myöhemmin enemmän tietoa), joiden massa on 13,5 kg, siis 27 kg yhteensä.

Kokonaisuudessaan Atlas-kantoraketti sysää siis kohti Marsia tällä laukaisulla 721 kg:n kuorman.

Kun InSight on laskeutuneena Marsin pinnalla, on sen korkeus 83-108 cm riippuen siitä, kuinka paljon joustamaan tarkoitettu laskeutumisjalusta painuu kasaan laskeutumisen voimasta. Laskeutujan lähes pyöreä keskusosa on halkaisijaltaan 1,56 metriä ja aurinkopaneelit avattuna kokonaisuus on kuusi metriä leveä.

Robottikäsivarren pituus on 2,4 metriä.

3. Miten InSight laukaistaan Marsiin?

Laskeutuja lähetetään kohti Marsia Atlas-kantoraketilla Kaliforniasta. Kyseessä on ensimmäinen Vandenbergin lentotukikohdasta tehtävä planeettaluotaimen lähetys, ja se johtuu siitä, että Floridassa, Cape Canaveralissa alkaa olla ruuhkaa – juuri nyt SpaceX valmistelee siellä raketin lähetystä ja planeettalennon – jonka lähtö saattaa lykkääntyä, mutta jonka täytyy päästä matkaan ajoissa – laittaminen mukaan laukaisulistaan olisi tehnyt sen ja muiden laukaisemisista hankalaa.

InSight on myös sen verran kevyt lasti, että se voidaan lähettää matkaan Kaliforniasta. Sieltä laukaistaan normaalisti satelliitteja maapallon napojen kautta kulkeville radoille, eikä sieltä voida käyttää hyväksi maapallon pyörimisliikettä. Kun raketti laukaistaan kohti itää, "auttaa" Maan pyöriminen osaltaan saavuttamaan tarvittavan ratanopeuden, mutta Kaliforniasta ei voida lähettää raketteja Yhdysvaltain mantereen päälle.

Tässä tapauksessa niin ei siis tarvitse tehdä, vaan jopa Atlas-kantoraketin kevytversio V401 riittää sysäämään InSightin Marsia kohden vievälle radalle.

Atlas lähtee lentämään hieman Los Angelesin yläpuolella rannikolla olevasta laukaisupaikasta etelään. Raketin ensimmäinen vaihe toimii hieman yli neljä minuuttia, minkä jälkeen se putoaa pois ja toinen vaihe aloittaa toimintansa. Se toimii ensin noin yhdeksän minuuttia, minkä jälkeen raketti on maapalloa kiertävällä radalla noin 185 kilometrin korkeudessa. 

Se on kuitenkin vasta välietappi: toinen vaihe syttyy pian uudelleen ja sysää laskeutujan kohti Mars-rataa. Tällöin laukaisusta on kulunut noin puolitoista tuntia.

InSight irtoaa omille teilleen ja toinen vaihe tekee pienen ratamuutoksen, jotta se ei vanhingossa osu laskeutujaan. 

Hetkeä myöhemmin pienet MarCO-nanosatelliitit irrotetaan ja toinen vaihe muuttaa jälleen rataansa.

Jos Atlas ei voi lähteä tänään matkaan, niin laukaisua voidaan yrittää uudelleen päivittäin kesäkuun 8. päivään saakka. Jokaisena päivänä sopiva laukaisuikkuna on noin kahden tunnin mittainen.

4. Kauanko matka kestää?

Mars on nyt 121 miljoonan kilometrin päässä Maasta, mutta InSight ei tule lentämään sinne suoraan. Maasta lähdettyään se on oikeastaan soikealla radalla Auringon ympärillä siten, että kun Mars kulkee eteenpäin radallaan, kohtaavat ne toisensa ensi marraskuun lopussa. 

Lentomatkaa on kaikkiaan noin 485 miljoonaa kilometriä. Planeettainvälisen lennon aikana rataa tarkkaillaan ja muutetaan tarpeen mukaan siten, että laskeutuminen Marsiin tapahtuu tarkalleen 26. marraskuuta 2018. Matka siis kestää noin kuusi ja puoli kuukautta.

Itse asiassa aika säädetään tarkasti siten, että laskeutumispaikalla on laskeutumisen aikaan iltapäivä parhaimmillaan; näin InSight voi laskeutua hyvissä olosuhteissa sään ja valaistuksen suhteen, ja se saa saman tien reippaasti sähköä aurinkopaneeleistaan, kun paneelit on saatu auki.

Marsissa laskeutumispaikalla ensi marraskuussa on talvi. InSight pääsee näin toimimaan mukavasti kevän koittaessa.

Phoenix laskeutuu

5. Kuinka InSight laskeutuu Marsiin?

Hyvin rauhallista planeettainvälistä lentoa seuraa hektinen toiminta, kun InSight syöksyy suin päin Marsiin ja laskeutuu sen pinnalle. Aikaa kaasukehään osumisesta siihen, kun InSight on pinnalla, kuluu vain seitsemän minuuttia.

Tapahtumat alkavat 47 minuuttia ennen laskeutumista, kun InSightin ja laskeutumislaitteiden lämmittimet laitetaan päälle. Pian laskeutujaa läpi avaruuden ohjannut pieni osa irrotetaan ja laskeutuja suojakapselinsa sisällä jatkaa yksin eteenpäin.

Se syöksyy suoraan planeetan kaasukehään ja alla oleva lämpökilpi suojaa sitä. Kaasun kitkakuumennus alkaa noin 126 kilometrin korkeudessa.

Laskuvarjo avautuu noin 12 kilometrin korkeudessa ja lämpökilpi irrotetaan noin 10 kilometrin korkeudessa. Nyt laskeutujan kamera pääsee näkemään hyvin alas Marsin pintaan. Laskuteline avautuu noin viiden kilometrin korkeudessa ja myös tutka alkaa nyt mitata tarkkaa korkeutta.

Noin 1100 metrin korkeudessa laskeutuja putoaa kapselistaan ja samalla se irtoaa laskuvarjosta; se on nyt vapaassa putoamisliikkeessä alaspäin 215 kilometrin tuntinopeudella.

12 pientä rakettimoottoria syttyy ja laskeutuja hidastaa putoamisnopeuttaan tutkan ohjaamana. Se tarkkailee laskeutumispaikkaansa ja osaa välttää siinä olevia mahdollisia vaarallisia kiviä.  Se myös kääntyy tässä lennon loppuvaiheessa siten, että sen tuleva työskentelyalue osoittaa etelään ja aurinkopaneelit levittäytyvät itä-länsi-suuntaan.

Laskeutuminen 50 metrin korkeudesta pinnalle tapahtuu noin puolessa minuutissa, siis kohtalaisen hitaasti ja rauhallisesti. InSight osuu pintaan lopulta reipasta kävelyvauhtia, 8,6 km/h.

InSight perustuu Phoenix-laskeutujaan ja siten laskeutuminenkin tapahtuu hyvin samaan, jo siis luotettavaksi osoittautuneeseen tapaan. Phoenixin laskeutumiseen verrattuna nyt nopeus, jolla InSight osuu Marsin kaasukehään on tosin hieman pienempi (5,5 km/s, kun Phoenixilla se oli 5,6 km/s) ja laskeutumispaikka on 1.5 kilometriä korkeammalla, eli kaasukehä ei ennätä hidastamaan laskeutumista niin paljoa kuin edellisellä kerralla.

InSight on myös hieman painavampi (608 kg vs. 573 kg).

6. Miten laskeutumispaikka on valittu?

InSigtin laskeutumispaikaksi on valittu laaja laavatasanko nimeltä Elysium Planitia, eli Elysiumtasanko. Se sijaitsee lähellä Marsin päiväntasaajaa, vain noin 4.5° sen pohjoispuolella.

Kuten yleensä laskeutumispaikkoja valitessa, on päätös tehty monen tekijän perusteella, joista tärkein on ollut se, että alue on turvallinen. Siellä ei ole rotkoja tai isoja kraattereita, jotka voisivat koitua laskeutujan kohtaloksi. Siellä ei ole myöskään paljon isoja kivenmurikoita tai muita vaaratekijöitä.

Alue, jonne laskeutuja koetetaan saada osumaan, on noin 130 km pitkä ja 27 km leveä soikio.

Paikka on myös sellainen, että siellä laskeutuja voi hyvin tehdä työtään ja se on tieteellisesti kiinnostava. Curiosity-kulkija ei ole kovin kaukana, mutta kuitenkin sen verran kaukana, että maisemat ovat erilaisia. 

Ennusteen mukaan laskeutumisen aikaan lämpötila laskeutumispaikalla on varsin miellyttävä, kenties jopa -8°C. Yöllä lämpötila laskee lähelle sataa pakkasastetta.

7. Kauanko InSight tekee työtään?

InSightin on suunniteltu toimivan vähintään yhden Marsin vuoden ajan, eli lähes kaksi vuotta Maan ajanlaskun mukaan. Viime aikoina Mars-alukset ovat kuitenkin toimineet paljon suunniteltua pitempään, joten on mahdollista, että myös InSight jatkaa toimiaan tämänkin jälkeen.

Phoenix toimi lopulta kaksi kuukautta laskettua pitempään, mutta sen laskeutumispaikka Marsin pohjoisnavan tuntumassa oli hyvin haastava. Lämpötila laski siellä nopeasti ja laskeutuja peittyi lopulta todennäköisesti yli metrin paksuiseen hiilidioksidijäähän.

InSigh on puolestaan päiväntasaajalla, missä lämpötilat ovat paljon mukavampia. Suurin ongelma saattaa olla pölyn kerääntyminen aurinkopaneelien päälle, sillä paikallaan oleva laskeutuja ei voi muuttaa asentoaa ja karistella pölyjä samaan tapaan kuin kulkijat.

8. Kuinka InSightin tutkimuslaitteet toimivat?

Nimi InSight tulee sanoista Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport, mikä kertoo lennon päätarkoituksen: Marsin sisustaa ja selvittää sen ytimen koko sekä mitata planeetan lämpötasapainoa.

Kuten jutun alussa mainittiinkin, on päätutkimuslaite seismometri. Itse asiassa siinä on kolme sellaista, yksi joka suuntaan. Ne ovat 22 cm halkaisijaltaan olevan puolipallon muotoisen tyhjiökammion sisällä. Laskeutujan robottikäsivarsi nostaa sen makaamaan laskeutumispaikan kamaralle.

Laitteessa on ulompi suojakuori sekä seismometrit sen sisällä, pinnan päälle laskettuina.

Seismometrin on tehnyt Ranskan kansallinen avaruustutkimuskeskus. 

Laskeutujassa on mukana myös saksalaistekoinen Marsin pinnan lämmönjohtavuutta mittaava laite, joka junttaa anturinsa viiden metrin syvyyteen pinnan alle. 40 cm pitkä ja lähes kolme senttiä leveä anturipää on yhdistetty laskeutujaan pitkällä johdolla, missä on myös lämpömittareita,

Lisäksi kyydissä on magnetometri, kameroita, säämittareita sekä italialaisten tekemä laserheijastin, jonka avulla tulevaisuudessa lasereilla varustetut kiertolaiset voivat mitata tarkasti korkeutta. Passiivinen heijastin toimii myös silloin, kun laskeutuja ei enää ole hengissä.

9. Millaisia ovat mukana lähtevät nanosatelliitit?

Kyydin kohti Marsia saa myös kaksi pientä MarCO-nimistä satelliittia, jotka perustuvat samaan cubesat-formaattiin, jollainen oli muun muassa Aalto-1 -satelliitti.

Tähän mennessä tällaisia ei ole kuitenkaan lähetetty planeettalennoille, joten kyseessä on historiallinen tapaus. Kiinnostavaa onkin nähdä miten nanosatelliittitekniikka toimii ulkoavaruudessa.

Nanosatelliitit nousevat avaruuteen ja lähtevät Marsin suuntaan siis samalla kyydillä, mutta lentävät sinne itsenäisesti. Niissä ei ole rakettimoottoreita, joten ne eivät jää kiertämään Marsia vaan suhahtavat sen ohitse planeettainväliseen avaruuteen.

Ne kuitenkin lentävät Marsin ohi jotakuinkin samaan aikaan kuin InSight laskeutuu, joten ne voivat osaltaan tarkkailla sitä, miten laskeutuminen sujuu. Varsinainen laskeutumisseuranta tosin tehdään Marsin kiertoradalla olevilla satelliiteilla.

10. Mitä kaikkea Marsissa on nyt?

Marsia tutkitaan parhaillaan monin erilaisin luotaimin. Sen pinnalla on toiminnassa kaksi kulkijaa, ydinkäyttöinen isompi Curiosity ja pienempi, jo vuodesta 2003 huristellut Opportunity. 

Kiertoradalla Marsin ympärillä on toiminnassa kolme Nasan satelliittia, konkari 2001 Mars Odyssey, jo yli kymmenvuotias Mars Reconnaissance Orbiter ja MAVEN, minkä lisäksi Euroopan avaruusjärjestön Mars Express on ollut toiminnassa jo vuodesta 2003 – ja voi siis edelleen hyvin – ja tuorein tulokas on niin ikään ESAn ExoMars-hankkeeseen kuuluva Trace Gas Orbiter. Se saapui Marsiin lokakuussa 2016.

Myös intialainen Mangalyaan on edelleen toiminnassa. Se saapui Marsia kiertämään vuonna 2014.

*

Jutun otsikkoa ja ingressiä on muutettu laukaisun jälkeen.

Eksoplaneettojen metsästäjä lähtövalmiina – seurannassa 200 000 lähitähteä

Ma, 04/16/2018 - 13:28 Jari Mäkinen
Piirros TESS-satelliitista

Uusi eksoplaneettoja etsivä teleskooppi lähetetään ensi yönä avaruuteen, jos kaikki sujuu suunnitellusti. TESS tulee todennäköisesti löytämään tuhansia uusia mielenkiintoisia maailmoja.

Eksoplaneetta on jotain muuta tähteä kuin Aurinkoa kiertävä planeetta. Niitä tuntuu olevan hyvinkin runsaasti – jopa niin, että todennäköisesti lähes kaikilla taivaalla olevilla tähdillä on planeettoja ympärillään. Kyse on vain siitä, kuinka monia näistä voimme havaita.

Nyt huhtikuussa 2018 tunnetaan kaikkiaan 3758 eksoplaneettaa, jotka ovat 2808 tähden ympärillä. 627 tähdellä on enemmän kuin yksi planeetta.

Mahdollisia uusia löytöjä – todennäköisiä tapauksia, joita ei ole vielä varmistettu – on tuhansia lisää.

Pian eksoplaneettoja tullaan löytämään varmasti vieläkin enemmän, sillä nyt yöllä avaruuteen laukaistavan TESS-satelliitin odotetaan lisäävän listalle tuhansia uusia planeettoja.

TESS, eli Transiting Exoplanet Survey Satellite, tulee havaitsemaan noin 200 000 meitä lähellä sijaitsevaa tähtiä siten, että se yksinkertaisesti mittaa erittäin tarkasti näiden tähtien kirkkautta.

Kuten satelliitin nimi jo kertoo, se käyttää hyväkseen transitiomenetelmää, eli se havaitsee eksoplaneettoja katsomalla sitä, milloin planeetat kulkevat tähden edestä. Planeetan peittäessä tähden pintaa, tulee tähdestä hieman vähemmän valoa, eli sen kirkkaus laskee vähän.

Kirkkauden väheneminen on hyvin pientä, joten satelliitin tulee tehdä erittäin tarkkoja havaintoja.

Satelliitti itsessään ei löydä eksoplaneettoja, vaan se tekee vain rutiininomaisesti havaintoja ja lähettää niitä tutkijoille. Tietokoneilla analysoidaan tätä suurta valokäyrämäärää ja lopulta, kun jonkun tähden valovaihteluista löydetään säännönmukaisuutta, otetaan se tarkempaan seurantaan. Jos samaa vaihtelua havaitaan lisää, voidaan lopulta eksoplaneettahavainto vahvistaa.

Valokäyrässä olevasta vaihtelusta voidaan laskea planeetan kiertoaika, määrittää sen massa ja kiertorata sekä arvioida planeetan kokoa. Näiden perusteella voidaan edelleen tehdä johtopäätöksiä siitä, millainen planeetta on kyseessä; onko se pieni ja tiheä kiviplaneetta vai suuri ja kevyt kaasujättiläinen. 

TESS-hankkeen tutkijat arvioivat, että he saattavat löytää noin 300 jotakuinkin Maan kokoista eksoplaneettaa sen kahden vuoden aikana, jonka satelliitin toivotaan ainakin tekevän havaintojaan.

Huono puoli TESSin käyttämässä havaintometodissa on se, että sen avulla voidaan löytää vain planeettoja, joiden ratataso tähtensä ympärillä on sellainen, että planeetta kulkee suoraan Maan ja tähden välistä.

TESS tekeillä

TESS on varsin pieni: sen massa on laukaisun aikaan 350 kg ja koko 3,7 × 1,2 × 1,5 metriä. Samoin sen havaintolaitteena oleva neljän kameran paketti on varustettu laajakulmaisilla (24°) linssillä, joiden aukko on kooltaan vain 10 cm. Niinpä TESS ei voi tehdä eksoplaneetoista tarkkoja havaintoja, vaan siihen tarvitaan suurempia teleskooppeja. 

Tähän mennessä tehokkain eksojen etsijä on ollut Nasan Kepler-avaruusteleskooppi, joka on monessa mielessä erilainen kuin TESS.

Ensinnäkin Kepler on suurempi, sillä sen massa oli yli tonnin ja sen havaintolaitteena oli tehokas, 1,4 metriä halkaisijaltaan olevalla peilillä varustettu teleskooppi. Se pystyi havaitsemaan siis paljon himmeämpiä tähtiä kuin TESS.

TESSin etuna on kuitenkin se, että se tulee katsomaan koko taivasta; Kepler teki tarkkoja katsauksia eri puolille ja koetti löytää mahdollisimman paljon eksoplaneettoja, mutta TESS katsoo kaikkialle ja koettaa löytää vain kiinnostavia tapauksia lähimpien tähtien ympäriltä.

Menee omituiselle radalle

TESS laukaistaan avaruuteen SpaceX:n Falcon 9 -kantoraketilla Floridasta, Cape Canaveralista. Laukaisuaika on ensi yönä* klo 1.51 Suomen aikaa ja koska satelliitti laukaistaan varsin mielenkiintoiselle kiertoradalle Maan ympärillä, pitää laukaisun tapahtua vain 30 sekuntia kestävän laukaisuikkunan aikana. 

Tällä hetkellä (keskiviikkona 18.4. iltapäivällä) laukaisuun sopivan sään todennäköisyys on yli 90 %.

Päämääränä TESSillä on erittäin soikea kiertorata Maan ympärillä. Kaukaisimmillaan se on noin Kuun etäisyydellä meistä, mikä tarkoittaa sitä, että satelliitti joutuu tanssimaan Maan ja Kuun painovoimakenttien tahdissa. Tästä on se hyvä puoli, että Maa ja Kuu pitävät rataa luontaisesti hyvin stabiilina.

Yksi kierros radalla kestää 13,7 vuorokautta.

Lento tällaiselle radalle vaatii varsin paljon energiaa, ja siksi pieni satelliitti laukaistaan matkaan "liian" suurella kantoraketilla – TESS näytti hyvin pieneltä laitteelta Falcon 9:n suuren nokkakartion sisällä.​

Seuraava siirto tulee Euroopasta

Euroopan avaruusjärjestö hyväksyi maaliskuussa erääksi seuraavista suurista avaruustiedehankkeistaan Ariel-nimisen eksoplaneettateleskoopin. Siitä on tulossa seuraava todella tehokas avaruuteen lähetettävä eksojen tutkija.

Sitä tosin saadaan odottaa vielä jonkin aikaa, sillä tämä noin 1300-kiloinen laite lähetetään matkaan vuonna 2028.

Nimi Ariel tulee sanoista Atmospheric Remote‐sensing Infrared Exoplanet Large‐survey mission, eli se ei tule enää vain etsimään eksoplaneettoja, vaan tutkimaan tuhansia erilaisia eksoplaneettoja ja kartoittamaan niiden hyvin paljon toisistaan poikkeavia ominaisuuksia.

Erityisesti Ariel kiinnittää huomiota lämpimien ja kuumien, hieman maapalloa suurempien sekä jättiläisplaneettojen kokoisten eksoplaneettojen kaasukehiin. Tavoitteena on havaita yksinkertaisesti mahdollisimman paljon erilaisia kaasukehiä ja päästä tutkimaan niiden yleisiä ominaisuuksia. Nythän tunnemme kunnolla maapallon ilmakehän lisäksi vain muutamia omassa aurinkokunnassamme olevia kaasukehiä.

Ariel pystyy havaitsemaan kaasukehistä mm. vesihöyryä, hiilidioksidia ja metaania. Toivon mukaan näiden määrien vaihteluita voidaan seurata pitkän aikaa, jolloin voisimme saada selville mm. eksoplaneettojen muuttumista vuodenaikojen mukaan.

Ariel laukaistaan Ariane 6 -kantoraketilla toivon mukaan vuoden 2028 puolivälissä ja sen lento kestää ainakin neljä vuotta. Satelliitti viedään Maan "varjopuolelle" 1,5 miljoonan kilometrin päähän maapallosta niin sanottuun Lagragnen pisteeseen 2.

*

Huom! Juttua on päivitetty keskiviikkona 18.4. Laukaisu maantain ja tiistain välisenä yönä jouduttiin siirtämään keskiviikon ja torstain väliseksi yöksi, ja tätä koskevat kohdat jutusta on muutettu.

Video: Tällainen on yliäänikone, joka ei aiheuta yliäänipamausta

Yliäänikone Condordelle on pohdittu moneen kertaan jo seuraajaa, mutta edessä on ollut aina kaksi ongelmaa: koneen saaminen tarpeeksi taloudelliseksi ja yliäänilentämisen haittana oleva voimakas yliäänipamaus – mitä iloa on yliäänilentokoneesta, jos sillä ei saisi ylittää äänivallia muualla kuin kaukaisilla alueilla?

 

Moni unohtaa lyhenteen NASA koko merkityksen: kyseessä ei ole vain Yhdysvaltain avaruushallinto, vaan sen toimialana on myös ilmailu. Siksi Nasan nimi tuleekin sanoista National Aeronautics and Space Administration, siis Kansallinen aeronautiikka- ja avaruushallinto.

Osana tätä aeronautiikan, lentämiseen liittyvää tutkimusta on jo jonkin aikaa ollut koekone, jonka avulla voitaisiin testata uudenlaisia tekniikoita, joilla yliäänipamausta voitaisiin joko vähentää olennaisesti tai jopa päästä sellaisesta kokonaan eroon.

Toissa päivänä Nasa solmi sopimuksen Lockheed-Martin -yhtiön kanssa tällaisen koekoneen tekemisestä. 

Virallisesti koneen nimi on LBFD, eli Low-Boom Flight Demonstrator. Koneen on tarkoitus nousta ilmaan vuonna 2022.

Siitä tulee 29 metriä pitkä ja sen rungon koko on sisätiloiltaan samaa luokkaa kuin pienissä liikesuihkukoneissa. Kone pystyy lentämään 1,4-kertaisella äänen nopeudella ja nousemaan 17 kilometrin korkeuteen.

Sen tärkein tehtävä tulee olemaan yliäänipamausten tekeminen ja niiden vaikutusten seuraaminen. Laskelmien mukaan uudella tavalla muotoillut siivet ja rungon muoto auttavat yliäänipamauksen vaimentamisessa olennaisesti; tuloksena olisi mahdollisesti jopa vain autotallin oven kiinni paiskaamisen kaltainen yliäänipamaus. Jos näin on, niin moottorien äänikin on voimakkaampi.

Koneella tullaankin tekemään lentoja asutuilla alueilla ja kyselemään ihmisiltä alhaalla mitä he kuulivat yliäänipamauksen aikaan. Luonnollisesti kuulohavaintojen lisäksi pamauksia mitataan monilla eri tavoin.

Tällä koneella ei lennätetä koskaan maksavia matkustajia, mutta tekniikkaa voidaan myöhemmin käyttää sellaisen koneen tekemiseen.

Kaupalliset yrittäjät saattavat ennättää (tässäkin) ensin

Samaan aikaan kun Nasa on vasta tehnyt sopimuksen koekoneen tekemisestä, on ainakin kaksi yritystä jo rakentamassa omia uudenlaisia yliäänikoneitaan.

Ne tulevat tuottamaan yliäänipamauksia, jotka ovat varmasti kovempia kuin uudella koekoneella, mutta silti vaimeampia kuin aikanaan esimerkiksi Concordella. Tämä tarkoittaa sitä, että koneilla saa lentää todennäköisesti yliäänivauhtia vain merten päällä – mutta esimerkiksi Atlantin yli lennettäessä tästä ei ole olennaista haittaa.

Suunnitteilla olevia yliäänikoneita

Virgin Galacticin kanssa liittoutunut Boom Technology (heidän koneensa on yllä olevassa kuvassa vasemmalla) suunnittelee lentävänsä omalla koneellaan ensimmäistä kertaa vuonna 2020 ja Spike Aerospace (kone oikealla) tähtää jo tämän vuoden loppuun.