Kuva: 21. maaliskuuta otettu kuva näyttä selvästi kuinka komeetan aktiivisuus on lisääntymässä.

Tähtietsimet sekaisin

Todennäköisin syy luotaimen häiriöön oli se, että sen ns. tähtietsimet luulivat komeetasta irronneita ja kirkkaina näkyneitä pieniä hitusia tähdiksi, joiden mukaan luotaimen ohjaustietokoneet koittivat suunnistaa. Rosetta käyttää näitä tähtietsimiä apunaan asennonsäädössä ja navigoinnissa, sillä niiden avulla luotain asento tähtitaivaan suhteen saadaan hyvin kätevästi selville.

Tähtietsinten avulla luotain tietää myös koko ajan missä suunnassa Aurinko on, ja suuntaa tämän tiedon mukaan suuren lautasantenninsa kohti Maata. Kun suuntatieto häiriintyy, pysähtyy myös antennin ohjaaminen, ja siksi antennin keila kääntyi pois maapallosta.

Komeetan lisääntynyt aktiivisuus näkyy myös siinä, että luotain suurine aurinkopaneeleineen kokee komeetan ympärillä olevan ohuen kaasun aiheuttamaa kitkaa - se hidastaa luotaimen nopeutta siinä määrin, että se on havaittavissa ja pitää ottaa huomioon ratalaskelmissa. Tätä on havaittu jo jonkin aikaa, mutta navigointiongelmat olivat täysin uusi kokemus lennonjohtajille, jotka tosin ovat osanneet odottaa jotain tällaista.

Odotettua pitempään kestänyt täyden kontrollin saaminen johtui siitä, että tähtietsimet näkivät vielä noin 24 tunnin ajan tapahtumaketjun alkamisen jälkeen näitä haamutähtiä, eli ylimääräisiä, komeetasta irronneiden kappaleiden aiheuttamia kirkkaita pisteitä taivaalla.

Siksakkia ytimen ympärillä

Rosetta on viime helmikuussa tapahtuneesta komeettaytimen lähiohituksesta saakka ollut monimutkaisella radalla, jolla se on  viettänyt pitkiä aikoja kaukana komeetasta, satojen kilometrien etäisyydellä, mutta on tullut myös hyvin lähelle komeettaa. 

Aivan niin lähelle kuin 14. helmikuuta, siis kahdeksan kilometrin päähän, ei sen koommin ole uskaltauduttu, mutta lauantaina (28. maaliskuuta) etäisyys oli vain noin 14 kilometriä kaksiosaisen ytimen suuremman osan päällä. 

Tarkoitus oli lentää jälleen lähelle komeettaa ensi viikolla, mutta voi olla, että lennonjohto ja tutkijaryhmä päättää muuttaa rataa siten, että luotain pysyttelee turvallisen etäisyyden päässä ytimestä. Lentoa ei missään nimessä haluta vaarantaa, kun sen kenties jännimmät ajat ovat vielä edessä; komeetta on lähimmillään Aurinkoa ensi elokuussa ja silloin se on myös aktiivisimmillaan.

Kuva: 6. maaliskuuta otettu navigointikameran kuva näyttää selvästi, että komeetta on jo varsin aktiivinen.

Komeetta 67P/Churyumov-Gerasimenko, sitä kiertävä Rosetta ja komeetan ytimen pinnalla Abydos-alueella kellellään lepäävä Philae ovat nyt noin 320 miljoonan kilometrin päässä Auringosta. Etäisyys pienenee nyt koko ajan ja lähimmillään komeetta on Aurinkoa ensi elokuussa.

Kun Philae herää…

Heti sen jälkeen, kun Philae huomaa saavansa tarpeeksi virtaa ja olevansa tarpeeksi lämmin, se herää syvästä horroksesta ja alkaa käyttää akkuun kerääntynyttä sähköä lisälämmittämiseen. Se kytkee radiovastaanottimensa päälle 30 minuutin välein ja kuuntelee signaalia Rosettasta. Vastauksen lähettäminen vaatii kuitenkin vielä lisää energiaa, joten on mahdollista, että Philae on jonkin aikaa jo toiminnassa, mutta ei kykene vielä vastaamaan Rosettan huutoon.

“Jos Philaeen saadaan yhteys, 24. maaliskuuta Ranskassa Pariisissa pidettävässä suunnittelukokouksessa päätetään, mitä havaintoja tehdään ja missä järjestyksessä”, kertoo Ilmatieteen laitoksen tutkimuspäällikkö Walter Schmidt.

“Ennen sitä pitää kuitenkin selvittää, onko Philae toimintakunnossa ja mitä tutkimuksia on mahdollista tehdä.” 

Jos yhteys saadaan, havaintojen tekoa voidaan jatkaa syksyyn saakka, koska paikka suojaa Philaelta ylikuumenemiselta Auringon lähestymisestä huolimatta.

Ilmatieteen laitoksen Philae-laskeutujaan toimittamat SESAME/PP-mittalaite ja massamuisti toimivat hyvin laskeutumisvaiheessa ja myös rankan laskeutumisen jälkeen. 

“Toiveet ovat korkealla, että laitteistot ovat valmiina jatkamaan mittauksia, jos yhteys Philaeen saadaan luotua.”

“Kuvien ja muiden analyysien perusteella tiedetään, että Philae on tipahtanut komeetan reunan yli ja alas jonkinlaiselle “parvekkeelle”, joka sijaitsee komeetan sivuseinässä”, Walter Schmidt kertoo. 

Philaen kolmella puolella kuvissa voidaan nähdä kallioseinäke, mutta yksi sen kameroista osoittaa arvioiden mukaan suoraan ulkoavaruuteen. Gravitaatio on kuitenkin sivullepäin. Uusia kuvia pyritään ottamaan herätyksen jälkeen, jotta sijaintipaikasta saadaan tarkempaa tietoa.

Kopernikus: paljon vapaata ja hyvää dataa maapallosta

“Saako tästä ottaa kuvia”, hän kyselee Kopernikus-hankkeesta EU:ssa vastaava Reinhard Schulte-Braucks (yllä olevassa kuvassa vasemmalla) lähemmäksi satelliittia astellessaan ja saa huvittuneen vastauksen: “No, sehän on teidän satelliittinne, joten jos annatte luvan, niin sitten saa.”

Ja niin otamme kuvia satelliitista, jota voisi pitää myös eräänlaisena tiedustelusatelliittina. Kopernikuksen tavoitteenahan on rakentaa Euroopalle kyky saada muista riippumattomasti kuvia ja muuta havaintotietoa kaikkialta maailmassa.

Pääpaino on tutkijoille menevissä havainnoissa, maankäytön ja ympäristön tarkkailussa, avustamisesta onnettomuustilanteissa ja  esimerkiksi talvimerenkulun avustamisessa, mutta satelliitti näkee yhtä lailla myös pakolaislauttoja Välimerellä ja sotajoukkoja Ukrainassa. Avaruudesta tehtävillä tarkoilla havainnoila myös merkittävää turvallisuuspoliittista merkistystä, ja Kopernikuksella on osansa myös siinä.

Silti Kopernikus on ennen kaikkea siviilihanke, ja niinpä sen käytännön toteuttamisesta vastaavat Euroopan avaruusjärjestö sekä Euroopan ympäristövirasto European Environment Agency (EEA). 

Käytännössä kaikki havainnot ovat myös vapaasti kaikkien saatavissa. 

“Tavoitteenamme on tukea näin arkisia sovelluksia, jotka käyttäisivät satelliittien keräämää tietoa jokapäiväisessä elämässämme samaan tapaan kuin jo nyt satelliittinavigointi ja tietoliikenne ovat niin olennainen osa elämäämme, ettemme näitä edes miellä enää avaruuslaitteiksi”, selittää Schulte-Braucks.

“Merkittävää tiedon ilmaisuuden ja saatavuuden lisäksi on se, että Kopernikus tuottaa tietoa jatkuvalla syötöllä ja tuo tieto on korkealaatuista. Takaamme, että vertailukelpoista, hyvää tietoa on saatavissa pitälle 2030-luvulle saakka.”

Schulte-Braucksin mukaan jo nyt Kopernikus-tietokannassa on 352TB edestä havaintoja, jotka on saatu viime vuoden keväällä laukaistusta Sentinel-1 -tutkasatelliitista.

Sentinel-1:n valtti on siis kyky tehdä havaintojaan pilvien läpi. Sentinel-2 täydentää sitä tutkakuvia optisen alueen näkökyvyllä.

Schulte-Braucksin mukaan EU on varannut hankkeeseen 4,3 miljardia euroa vuosina 2014-2020 käytettäväksi.

“Juttelin juuri pari viikkoa sitten amerikkalaisten kollegojeni kanssa, ja he ihmettelivät miten tiedämme jo nyt mikä on budjettimme vuosien päästä. He kun eivät tiedä edes sitä, kuinka paljon heillä on käytössä ensi vuonna. Tämä pitkäjänteisyys on eräs Euroopan vahvuuksista.”

Schulte-Braucks mainitsee myös sen, että satelliittihavainnoilla pystyttiin auttamaan ebola-epidemian saamista hallintaan Afrikassa. 

“Öljypalmuissa asuvat hedelmälepakot ovat olleet eräs tehokkaimmista taudin välittäjistä, joten pystyimme paikantamaan epidemia-alueelta kriittisimpiä öljypalmualueita ja keskittämään valistusta ja hoitoja näille alueille.”

Tästä EU-virkamies ei sano mitaan, mutta Kopernikus on myös erinomainen väline eurooppalaisten tarkkailuun: EU pystyy pian tarkistamaan kätevästi myös esimerkiksi sen, kasvaako suomalaisviljelijän pellolla perunaa tai espanjalaisfarmarin tiluksilla oliivipuita, kuten he ovat ilmoittaneet. Mielestäni tämä on kuitenkin hyvää valvontaa.

Metsähavainnot ovat suomalaista osaamista

Satelliitin tekemisestä vastanneen Airbus Defence & Space -yhtiön projektivastaavat mainitsevat, että Sentinel-2 on erityisen hyvä metsien ja kasvillisuuden havaitsemissa. Ja että tässä suomalaiset ovat olleet tärkeässä osassa.

“Sentinel-2 on unelmalaite metsien kartoitukseen ja seurantaan”, vahvistaa VTT:n tutkimusprofessori Tuomas Häme puhelimitse Suomesta. 

“Sillä on riittävä erotuskyky esimerkiksi kuntatason kartoitukseen ja seurantaan myös metsätilojen tasolla, sen kuvat ovat suuria, se tuottaa jatkuvasti tasalaatuista tietoa ja voi kuvata samaa paikkaa vähintään parin päivän välein. Sen kamerassa on runsaasti aallonpituuskanavia ja suomalaisittäin on tärkeää se, että kameran ilmaisin on hyvin herkkä. Tämä on tärkeää tummia havumetsiä kuvattaessa.”

VTT johti Sentinel-2:n metsäsovellusten ominaisuuksien määrittelyä 13 vuotta sitten päättyneessä ESAn rahoittamssa TESEO-hankkeessa. Sentinel-2 toteuttaa raporttin suositukset lähes sellaisinaan.

Tällä hetkellä VTT koordinoi Hämeen johtolla EU:n seitsemänteen puiteohjelmaan liittyvää hanketta nimeltä North State, jossa kehitetään uusia menetelmiä pohjoisen havumetsävyöhykkeen hiili- ja vesitaseen arviointiin. Kehitettävien menetelmien keskeisin aineisto on Sentinel-2:sta. 

“Toistaiseksi harjoittelemme toimintaa mm. amerikkalaisen Landsat-satelliittien aineistolla, jota tuetaan Sentinel-1:n havainnoilla. Hankkeessa on Suomesta mukana mm. Helsingin Yliopisto ja Simosol Oy. Aineiston hyödyntäjiä löytyy jatkossa esimerkiksi valtion sektorilaitoksista, kuten Luonnonvarakeskus, Suomen ympäristökeskus ja Ilmatieteen laitos.”

Häme uskoo, että myös käytännön metsätalous tulee mukaan, mutta voi olla, että ne ostavat valmiita satelliittidatasta jalostettuja tuotteita palveluyrityksistä. Jo nyt useat konsulttiyritykset tuottavat tällaisia tietotuotteita. 

Suomen lisäksi metsänkartoitusta tehdään VTT:llä myös muille maille EEA:n tilauksesta ns. GIO-hankkeessa (GMES Initial Operations). 

Hankkeen puitteissa suomalaiset ovat jo viimeistelemässä  kartoitusta Baltian maiden ja Islannin metsistä; työssä on käytetty luonnollisesti jo olemassa olevaa aineistoa, mutta Sentinel-2:n havainnot tulevat täydentämään sitä. 

Maankamaran lisäksi satelliitit näkevät hyvin meriä ja niiden pinnalla olevaa jäätä tai leväkukintoja. Jo nyt talvimerenkulku hyötyy olennaisesti satelliittien avulla tehtävistä jääkartoista, ja Sentinelien avulla näistäkin saadaan parempia.

Jo olemassa olevia tuloksia voi katsoa mm. EEA:n Urban Atlas -palvelussa.

ESA julkisti Rosettan navigointikameran kuvia nyt maanataina ja jopa niissä näkyy huimia yksityiskohtia komeetan pinnasta. Parempia OSIRIS-kameralaitteiston ottamia kuvia saadaan jälleen odottaa kuukausien ajan. Luotaimen lentorata oli suunniteltu sellaiseksi, että Aurinko paistoi komeetan pintaan hetken aikaa täsmälleen päältä, jolloin kuvista saatiin hyvin tarkkoja ja kiinnostavia.

Julkistetut 16 navigointikameran kuvaa on vapaasti ladattavissa ESAn nettisivuilta.

Rutiinia

Ellei lähiohitusta oteta huomioon, on Rosetta-lennojohto siirtynyt viime vuodenhektisten tapahtumien jälkeen toimimaan arkisen tasaisesti. 

Lentosuunnitelmaa tehdään 16 viikon ajalle etukäteen siten, että tutkijat ehdottavat erilaisia tehtäviä ja määrittelevät mitä mittalaitteita ja kuinka he haluaisivat käyttää, minkä jälkeen lentodynamiikkatiimi ja luotaimen kunnosta vastaavat insinöörit tutkivat mikä on mahdollista.

Lisäksi käytössä on kaksi lyhyen aikajakson suunnitelmaa: maanantaisin tehtävä suunnitelma keskiviikosta lauantaihin tehtäviä tutkimuksia varten ja torstaisin päätettävä lista lauantaista keskiviikkoon tehtävistä toimista.

Yleensä suunnittelupäivänä aamulla kerätään kaikki mahdollinen havaintotieto komeetasta ja luotaimen mahdollisesta radasta, joista koostetaan tehtävälista tehtäviksi toimiksi. Näiden perusteella tehdään komentosarja, joka testataan ensin simulaattorilla ja tarpeen mukaan Rosetta-luotaimen kaksoiskappaleella ennen kuin ne lähetetään luotaimelle.

Lennonjohto tarkkailee erityisen huolellisesti luotaimen sijaintia komeetan suhteen niin radiolinkin doppler-siirtymän avulla, luotaimen omilla navigointilaitteilla kuin luotaimen navigointikameran kuvilla. Kuvia saadaan viisi kertaa vuorokaudessa.

Lisäjännitystä toimintaan juuri nyt tuo niin sanottu konjunktio, eli Aurinko osuu jotakuinkin suoraan Maan ja Rosettan väliin. Se haittaa tiedonsiirtoa lähes koko helmikuun ajan.

Yhteys ei ole missään vaiheessa kokonaan poikki, mutta tällä haavaa tietoa saadaan luotaimelta Maahan ESAn 35-metristen antennien kautta vain 14 kilobittiä sekunnissa ja suurempien NASAn 70-metristen antennien kautta 45 kbit/s.

Tämä luonnollisesti rajoittaa luotaimelta saatavien tietojen määrää, mutta tilanne paranee maaliskuussa jo olennaisesti. Erityiden hyväksi tilanne tulee kesäkuussa, jolloin Maa on radallaan paikassa, mistä on hyvä ja suora yhteys komeetalle.

Silloin toivottavasti myös laskeutuja Philae on taas mukana toiminnassa!

Lentoa seurattiin ALTEC-keskuksessa Torinossa Italiassa, mutta dataa saatiin myös Librevillessä Gabonissa ja Malingissa Keniassa sijaitsevilta maa-asemilta sekä Nos Aries -alukselta, joka lennon päätteeksi poimi koealuksen merestä.

IXV:ssä oli yli 300 sensoria, jotka rekisteröivät aluksen ja sen laitteiden toimintaa ja käyttäytymistä koko lennon ajan. Alustavat tulokset mittauksista on määrä julkaista maalis–huhtikuun vaihteessa.