Nasa | Tiedetuubi

Jari Mäkinen

Kääpiöplaneetta Plutoa lähestyvä NASAn New Horizons -luotain ottaa koko ajan tarkempia ja parempia kuvia Plutosta ja sen kuista. Luotain lentää Pluton ohi (ja sen kuiden ratojen läpi) vajaan kolmen viikon kuluttua, heinäkuun 15. päivänä, ja silloin saadaan katseltavaksi parhaimpia kuvia.

Mutta jo nyt kuvat ovat varsin omalaatuisia, kuten tänään otetut kuvat. Ne ovat niin tuoreita, ettei niistä ole vielä ennätetty tehdä virallisia tiedotteita. Kuvista kertoi tähtitieteilijä Phil Plait twitterissä.

Näissä kuvissa, joita on käsitelty ja suurennettu, jotta yksityiskohdat ovat paremmin näkyvissä, on selvästi havattavissa kirkas alue Pluton pohjoisella napa-alueella. Siitä on ollut merkkejä jo aikaisemminkin, mutta koskaan se ei ole näkynyt näin selvästi.

Se on jopa yllättävän kirkas. Jopa niin, että sitä voisi pitää kuvausvirheenä. Otsikkokuvassa onkin siksi kaksi tänään 30 sekunnin välein otettua kuvaa Plutosta, jotka kertovat selvästi sen, että kirkas piste ei ole esimerkiksi kameraan osunut kosminen säde, vaan todellinen ilmiö pinnalla.

Täplästä näkyy myös muotoa, ja vaikka se saattaa johtua vielä kuvankäsittelystä ja suurentamisesta, on selvää, että Pluton pinnalla on olennaisesti muuta pintaa kirkkaampi alue sen pohjoisella navalla. Kirkkaus on karkeasti arvioiden kaksinkertainen verrattuna pintaan.

Koska Pluton lämpötila on hyvin lähellä typen jäätymispistettä, voi olla hyvinkin niin, että kääpiöplaneetan kaasukehä olisi jo tiivistymässä sen navoille. Tätä on pelätty ja toivottu lennon alusta alkaen, ja yksi syy lähettää aikanaan New Horizons nopeasti matkaan, oli päästä perille ennen kuin näin tapahtuu.

Mutta olisiko prosessi juuri nyt meneillään, ja siksi ohilennon aika olisi itse asiassa kaikkein kiinnostavin: näkisimme Pluton juuri sen syksyn aikaan, jolloin kaasukehä olisi vähitellen romahtamassa sen pinnalle?

Vai olisiko kirkas alue kraatteri? Tai samanlainen mahdollisesti pinnan alta pilkottava, todennäköisesti paljasta jäätä sisältävä alue kuin kenties on Cereksen omituiset kirkkaat pisteet?

Se selviää viimeistään kolmen viikon päästä – ellei jo aikaisemmin näissä kuvissa, jotka ovat koko ajan vain jännittävämpiä!

Kuva: NASA/JHUAPL/SwRI

Jari Mäkinen

Sitä mukaa kun NASAn Dawn-luotain on lähestynyt Cerestä, ovat sen pinnan piirteet tulleet tarkemmiksi. Eräs jännittävimmistä löydöistä kääpiöplaneetan pinnalta on ollut kraatteri, jonka sisällä on “kirkkaita” pisteitä. Niitä näytti olevan aluksi vain kaksi, mutta nyt kun Dawn kiertää Cerestä ja ottaa siitä kuvia lähempää, ne ovat paljastuneet useiden pilkkujen rykelmiksi.

Tuoreimmat kuvat, jota julkistettiin eilen (otsikkokuvana), on otettu noin 4400 kilometrin korkeudelta, kun Dawn tekee toista laajaa kierrostaan Ceresin ympärillä.

Kraatteri on halkaisijaltaan noin 90 kilometriä. Kirkkaat pisteet ovat eri kokoisia ja ryhmittyneet siis selvästi kahteen osaan.

Tutkijat eivät osaa vielä sanoa varmasti, mistä on kyse, mutta luonnollisesti teorioita on jo useita. Yksi niistä on ylitse muiden: “Valon heijastuminen jään pinnalta on mielessäni todennäköisin vaihtoehto, mutta tutkimme myös muita vaihtoehtoja, kuten esimerkiksi sitä, että kirkkaat alueet ovat suolaa”, sanoo lennon päätutkija Chris Russell Kalifornian yliopistosta.

“Nämä pisteet tekevät Ceresistä aivan omalaatuisen ja erilaisen koko aurinkokunnassa. Emme ole nähneet mitään tällaista aiemmin.”

Tutkijat odottavat nyt lisää kuvia, eri kuvakulmista ja lähempää, jotta pisteistä saataisiin lisää tietoa.

Dawn ei ole kuvannut suinkaan vain pilkkukraatteria ja sen seutuja, vaan se on kartoittanut systemaattisesti Ceresin pintaa. Kuvat paljastavat Ceresin hyvin erilaiseksi kuin esimerkiksi Vestan, jota Dawn kiersi 14 kuukauden ajan vuosina 2011 ja 2012.

Ceresin pinnalla (kuten yllä olevassa eteläiseltä pallonpuolelta otetussa kuvassa) on halkeamia, maanvyöryjä, romahtaneita rakenteita ja … merkkejä virtauksista. Onko se ollut laavaa vai vettä?

Kuvissa näkyy myös selvästi kraatterin sisällä olevien kirkkaiden pisteiden kaltaisia, mutta himmeämpiä alueita.

Dawn on ollut nykyisellä radallaan Ceresin ympärillä kesäkuun 3. päivästä alkaen ja kiertää sitä noin 4400 kilometrin etäisyydellä. Yksi kierros kestää noin kolme Maan vuorokautta. Kesäkuun 28. päivänä Dawnin rataa lasketaan alemmaksi, 1450 kilometrin korkeudelle, missä se jatkaa elokuuhun saakka, ennen kuin luotain lähestyy kääpiöplaneettaa vielä enemmän.

Pelkkien kuvien lisäksi Dawn kartoittaa mittalaitteillaan Ceresin pinnan lämpötilaa ja koostumusta. Nämä tiedot auttavat edelleen selvittämään myös outojen valopisteiden salaisuutta.

Kuvat ja video: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA

Jari Mäkinen

Päivitys perjantaina illalla: Torstaille, ja sen jälkeen viikonlopulle suunniteltu koelento on lykätty epäsuotuisan sään vuoksi aikaisintaan maanantaiksi 8. kesäkuuta.

NASA testaa tänään omituista, hieman lentävältä lautaselta näyttävää alusta. Se nostetaan kaasupallolla 36 kilometrin korkeuteen, mistä se pudotetaan alas. Pallo lähetetään ilmaan arvion mukaan klo 20:30 Suomen aikaa Havaijilta ja toiminta alkaa kolmen tunnin kuluttua, kun pallo on saavuttanut halutun korkeuden.

Kun alus irrotetaan kaasupalloon kiinnitetystä köydestä, saavat neljä pientä rakettimoottoria aluksen pyörimään akselinsa ympäri kuin hyrrän.

Sen jälkeen voimakkaampi rakettimoottori alkaa työntää “lentävää lautasta” ylöspäin. Se saavuttaa noin 55 kilometrin korkeuden, kun moottorin polttoaine loppuu. Siellä ohjausrakettimoottorit nyt lopettavat lentoa vakauttaneen pyörimisliikkeen, ja alus alkaa pudota alas kohti Maata.

Syy siihen, miksi NASA nostaa avaruuslaitteen stratosfääriin ja haluaa sen tulevan sieltä alas on yksinkertainen: laitteen tarkoituksena on testata uudenlaista laitteistoa Marsiin laskeutumista varten ja yläilmakehässä ilman tiheys vastaa Marsin ohuen kaasukehän tiheyttä. Jos siis systeemi toimii stratosfäärissä, se toimii myös Marsissa.

Tämän “lentävän lautasen” koko nimi on LDSD ja sillä on SIAD, eli kyseessä on ohuessa kaasussa toimiva supersooninen jarrulaitteisto (Low Density Supersonic Decelerator) ja se käyttää kehitteillä olevaa supersooninen puhallettava aerodynaaminen jarrulaitteistoa (Supersonic Inflatable Aerodynamic Decelerator).

Suomeksi tämä tarkoittaa sitä, että kyseessä on alus, missä on auton ilmatyynyn tapaan räjähdyspanoksien kehittämän kaasun voimasta auki puhaltuva ilmapussi, joka on muotoiltu Marsiin saapuvien alusten lämpökilven muotoiseksi ja päällystetty lämpöä kestävällä materiaalilla. Alukset tarvitsevat tätä kilpeä, koska Marsin kaasukehä kuumentaa saapuvaa alusta – etenkin kun se syöksyy suoraan Marsiin planeettainvälisestä lennosta – ja samalla kaasukehän kitka hidastaa lentoa.

Systeemi siis suojaa laskeutuvaa alusta kaasun kitkakuumennukselta ja jarruttaa sitä. Kooltaan ja massaltaan se on kuitenkin pienempi ja kevyempi kuin perinteinen kiinteä lämpökilpi, joten tekniikan avulla voitaisiin Marsiin lähettää painavampia hyötykuormia, kuten suurempia kulkijoita. Nykyisin Marsin pinnalle voidaan lähettää maksimissaan noin 1,5 tonnia, mutta uudella laitteistolla saataisiin tätä nostettua jopa kolmeen tonniin.

Sen jälkeen kun ilmatyyny on pullistunut ja aluksen nopeus on hidastunut noin nelinkertaisesta äänen nopeudesta 2,4-kertaiseen äänen nopeuteen, aukeaa suuri yliäänen nopeudella toimimaan suunniteltu laskuvarjo. Se hidastaa matkantekoa edelleen ja tuo laitteiston turvallisesti alas Maahan.

Kaikkineen putoaminen kestää noin 40 minuuttia.

Tähän viimeiseen vaiheeseen liittyy tänäisen lennon suurin epävarmuus: koska alus putoaa mereen, täytyy meren pinnan olla kohtalaisen tyyni. Koelentoa lykättiin jo kerran liian suuren aallonkorkeuden vuoksi ja edelleen on olemassa vaara, että aallot nousevat liian korkeiksi.

Kooltaan muuten tämä koealus ei ole mikään suuri: vaikka monissa kuvissa se vaikuttaa suurelta, on "lentävä lautanen" vain pari metriä halkaisijaltaan.

Suomalainen esikuva

Ilmatieteen laitoksella NASAn koelentoa seurataan varmaankin tarkasti, koska Suomessa on kehitetty tällaista puhallettavan lämpökilven periaatetta jo pitkään. Tarkoituksena oli laukaista sen koekappale samaan tapaan testilennolle yläilmakehässä jo vuosia sitten Neuvostoliiton aikaisen velan kompensaationa saatavalla raketilla, mutta lento lykkääntyi ja lykkääntyi byrokratian vuoksi. Nyt lennosta ei enää haaveilla.

Laitteen nimi on MetNet ja kyseessä oli pieni säähavaintoja Marsissa tekevä iskeytyjä. Terävänokkainen, vain 22 kg painava laite (mistä neljä kiloa olisi tieteellisiä tutkimuslaitteita) oli suunniteltu siten, että se törmäisi Marsin pintaan ja tunkeutuisi vähän sen sisälle.

Marsin kaasukehään saapuessaan se kuitenkin käyttäisi auki puhaltuvaa pussimaista lämpösuojaa, joka putoaisi käytön jälkeen pois. Sen jälkeen avautuisi rengasmainen 1,8 metriä halkaisijaltaan oleva laskuvarjon tapaan toimiva aerodynaaminen jarru, joka myös hidastaisi lentoa putoamisen aikana niin paljon, että tikkamainen alus osuisi juuri sopivalla nopeudella pintaan.

Pinnalla iskunkestäviksi tehtyjen mittalaitteiden anturit ja radiolaitteiden antennit nousevat yläosasta esiin. Viestit Maahan kulkevat Marsin kiertoradalla olevien luotaimien kautta.

Ilmatieteen laitoksen suunnitelmien mukaan tällaisia kevyitä iskeytyjiä voitaisiin laittaa Marsiin lähetettäviin luotaimiin oheishyötykuormaksi. Niitä voitaisiin lähettää myös Marsiin koko joukko kerralla tai jopa yksitellen käytöstä poistettavalla mannertenvälisellä ohjuksella. Säähavaintoasemia voitaisiin näin ripotella Marsin pinnalle sinne tänne kiinnostaville seuduille.

Hankkeessa mukana Ilmatieteen laitoksen kanssa ovat olleet venäläinen Lavotškinin ja Venäjän Avaruustutkimuslaitos (IKI) sekä Espanjan kansallinen ilmailu- ja avaruustekniikkakeskus (INTA).

Maan ilmakehässä tehtävän koelennon jälkeen aikomus oli laittaa MetNEtin prototyyppi mukaan vuonna 2011 laukaistuun venäläiseen Phobos-Grunt -luotaimeen, mutta se jätettiin lopulta pois matkasta tilanpuutteen vuoksi – onneksi, sillä luotain ei päässyt Maan kiertorataa pitemmälle ja näin suomalaislaitekin olisi tuhoutunut.

Nyt tekniikkaa tarjotaan käytettäväksi tulevilla Mars-lennoilla, mutta konkreettisia suunnitelmia ei ole. Tässä on taas yksi hieno suomalaiskeksintö, joka on jäänyt hieman puolitiehen.

Jari Mäkinen

Punaisen planeetan pinnalla kohta jo kolmen vuoden ajan vaeltanut Curiosity-kulkija sai viime viikolla vähän kuin uudet silmät. Uusia linssejä ei Marsiin ole luonnollisestikaan lähetetty, mutta sen ChemCam-tutkimuslaitteeseen asennettiin uusi ohjelmisto, joka tekee sen näkökyvystä tarkemman.

Se, että luotaimien ja kulkijoiden ohjelmistoja päivitetään uusiin ja parempiin, ei ole mitenkään erityistä. Nykyisin varsin usein pitkään avaruudessa olevat laitteet tulevat päivityksien ansiosta jopa alkuperäistä paremmiksi ja toisinaan aluksia laukaistaan avaruuteen jopa ikään kuin puolivalmiiden ohjelmistojen kanssa, koska lopulliset voidaan lähettää sitten myöhemmin. Luonnollisestikaan nämä ohjelmistot eivät ole lennon kannalta kriittisiä.

Itse kulkijan ohjelmia on myös paranneltu jo useaan otteeseen, mutta nyt tehty ChemCam-laitteen ohjelmistopäivitys hieman eri tyyppinen. Kyseessä on kulkijan kameramastossa oleva lasertykki ja sen yhteydessä oleva kameralaitteisto, joiden tehtävänä on ampua laserilla näkökentässä (maksimissaan noin kahdeksan metrin päässä) olevaa kohdetta ja havaita siitä laserpulssien höyrystämää kaasua. Kameralaitteisto ja spektrometri tutkivat valon eri aallonpituuksia havaitsemalla mitä aineita kaasussa on ja näistä tiedoista voidaan päätellä mistä kohde koostuu.

ChemCamin kameran (joka itse asiassa on pieni, tehokas kaukoputki) ottama kuva, joka on nyt tarkka.

Parin vuoden ajan laite toimi erinomaisesti, mutta sitten kameran tarkentamiseen käytetty pienempitehoinen laseretäisyysmittari rikkoontui. Sen jälkeen kuvat ovat olleet epätarkkoja. Ainoa tapa saada kohtuullisia kuvia oli ottaa niitä eri tarkennuksilla hyvin paljon, mihin kului paitsi aikaa, niin myös ylimääräisten kuvien lähettäminen söi kallisarvoista kaistanleveyttä linkissä Maahan.

Niinpä laitteiston tekemisestä vastanneet amerikkalaiset ja ranskalaiset tutkijat kehittivät ohjelmiston, joka pystyy korjaamaan tämän vian. Periaatteessa tekoälyohjelma osaa nyt valita tarkimman kuvan ja lähettää sen vain Maahan, minkä lisäksi se oppii tarkentamaan kameraa paremmin ja ottaa siten vähemmän kuvia samaa kohdetta tutkiessaan.

Nyt kuvien tarkkuus on tutkijoiden mukaan parempi kuin alunperin, joten etäisyysmittarin rikkoutuminen osoittautui itse asiassa hyväksi asiaksi.

Curiosityn "laserase" ChemCam sijaitsee sen kameramastossa, joka näkyy hyvin tässä kulkijan ottamassa "selfiessä".

Jari Mäkinen

Päivitys perjantaina aamulla:

MESSENGER-luotain törmäsi Merkuriuksen pintaan odotetusti – ja täysin hallitusti suunnitelman mukaan – eilen torstaina illalla klo 22:26 Suomen aikaa. Törmäys tapahtui Maasta katsottuna piilossa planeetan kääntöpuolella, joten lennonjohto julisti luotaimen lennon virallisesti päättyneeksi vasta 22:40, jolloin se olisi tullut jälleen kuuluviin, mikäli se ei olisikana törmännyt pintaan, vaan jatkanut lentoaan kiertoradalla Merkuriuksen ympärillä. 

Viimeinen kuva luotaimelta saatiin ennen kuin se siirtyi radallaan Merkuriuksen taakse klo 18:15 Suomen aikaa; Deep Space Networkin Madridissa, Espanjassa, sijaitsevan antennin kautta saatu kuva on yllä ja sen tarkkuus on 2,1 metriä pikseliltä. 

Alla on alkuperäinen juttumme keskiviikolta.

Merkuriusta kiertävä MESSENGER-luotain hiljenee huomenna. Se ohjattiin kuudella ratamuutoksella syöksymään hallitusti kohti planeettaansa ja arvioiden mukaan se syöksyy sen pintaan huomenna torstaina 30.4.

Laskelmien mukaan luotain törmää 14 076 kilometrin tuntinopeudella ja se synnyttää Merkuriuksen rokonarpiseen pintaan 16 metriä halkaisijaltaan oleva kraatterin.

Luotaimen tutkimusmatka Aurinkoa lähimmän planeetan ympärillä vuodesta 2011 alkaen, jolloin sen toivottiin toimivan yhden Maan vuoden ajan. Sen jälkeen lentoa pidennetty kaksi kertaa, koska luotain toimi hyvin ja sen lentoa pystyttiin pidentämään myös ratamuutoksissa tarvittavan polttoaineen loppumisen jälkeen kikalla: polttoainetankkien paineistamiseen käytettyä heliumia oli vielä jäljellä, joten sen avulla pystyttiin ohjaamaan myös alusta suihkuttamalla sitä rakettimoottoreista. Ohjausteho on tällöin vain murto-osa normaalista, mutta silti parempi kuin ei mitään.

Noin 500 kiloa laukaisun aikaan painaneesta luotaimesta yli puolet oli polttoainetta.

Viimeinen kuudesta ratamuutoksesta tehtiin 25.4. ja sen avulla rataa nostettiin sen verran ylemmäs, että luotain pysyi kiertoradallaan vielä viiden päivän ajan.

Viimeisten kierrosten aikana luotaimella on lennetty hyvin lähellä Merkuriuksen pintaa – niin lähellä kuin on mahdollista turvamarginaalejakin rikkoen. Koska MESSENGER on joka tapauksessa tuhoutumassa, voitiin sillä ottaa riskejä.

Sen rata oli lähimmillään vain kahdeksan kilometrin korkeudessa ja siitä pystyttiin tekemään erittäin tarkkoja havaintoja Merkuriuksen pinnasta. Alla on eräs näistä: se otettiin viime sunnuntaina 26.4. ja sen resoluutio on 6,7 metriä/pikseli; kuvan leveys etualalla on siis vain noin seitsemän kilometriä – siis vain hieman vähemmän kuin luotaimen korkeus oli Merkuriuksen pinnasta!

Yhtiö lennonjohtona

MESSENGER on ollut paitsi tieteellisesti erittäin jännittävä lento, niin myös operationaalisesti omalaatuinen.

Kyseessä on virallisesti NASAn planeettatutkimuslento, mutta sen lennonjohto on ollut Johns Hopkins -yliopistossa, Marylandin osavaltiossa. Yliopiston sovelletun fysiikan laboratorio (Applied Physics Laboratory, APL) vastasi luotaimen tieteellisestä sisällöstä ja rakensi myös pääosan sen tutkimuslaitteista.

Lennonjohto on ollut sen sijaan ulkoistettuna KinetX Aerospace -yhtiöön, joka on ollut näin ollen ensimmäinen yksityinen planeettainvälistä lentoa ohjannut kaupallinen yhtiö. Yhtiö vastaa myös NASAn yhteydenpitoa luotaimeen hoitavan Deep Space Networkin signaalikäsittelystä, mutta laajensi nyt toimintaansa myös avaruusaluksen hallintaan.

Koska vuonna 2004 matkaan laukaisu MESSENGER lensi ensin seitsemän vuoden ajan avaruudessa ja sitten yli kolme vuotta Merkuriuksen ympärillä erittäin vaativissa ja kuumissa olosuhteissa, ei lento ollut kaikkein helpoin tapa opetella planeettalennon johtamista. Kaikki on sujunut kuitenkin paljon paremmin kuin uskallettiin toivoa.

Lentonsa aikana MESSENGER on lähettänyt yli 30 teratavua tietoa ja 91 730 kuvaa Maahan. Se on ennättänyt kiertämään Merkuriuksen yli 3300 kertaa.

MESSENGER osui Merkuriuksen pinnalla todennäköisesti tähän paikaan (kuva yllä). Kyseessä on itäpuoli Shakespeare-tasangosta, joka on suuri törmäyskraatteri. Värit kuvaavat alueen korkeuseroja: punainen on korkeampaa ja sininen on matalampaa.

Kuvat: NASA ja Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Carnegie Institution of Washington

Jari Mäkinen

Juttua on päivitetty keskiviikkona klo 10:12.

Space X -yhtiö yritti jälleen historiallista temppua: tuoda Falcon 9 -kantoraketin ensimmäinen vaihe ehjänä alas Atlantilla olevan laskeutumusalustan päälle. Tälläkään kertaa yritys ei mennyt aivan nappiin, sillä rakettivaihe osui hyvin alustalleen, mutta toistaiseksi tuntemattomasta syystä johtuen raketin nopeus oli hieman liian suuri, joten se kaatui ja tuhoutui.

Rakettivaiheesta saatu telemetriatieto on kuitenkin hyvälaatuista, joten sen avulla syy saadaan varmasti selville. Alustavien arvioiden mukaan vika on ollut moottorien työntövoiman säätölaitteistossa. Tietojen lisäksi robottilaivalta saatiin videokuvaa, mistä otsikkokuvamme on yksi otos ja laskeutumista seuranneesta lentokoneesta kuvattu video jutun lopussa.

Vaikka rakettivaiheen laskeutuminen ei onnistunut, kannattaa muistaa, että temppu on erittäin vaikea ja onnistuminen on ollut jo toisen kerran jopa yllättävän lähellä. Samalla raketin laukaisun päätarkoitus onnistui erinomaisesti, sillä Dragon-rahtialus on matkalla nyt kohti avaruusasemaa.

Tämänkertaista laukaisua yritettiin ensimmäisen kerran maanantaina klo 16:33 Floridan aikaa ja 23:33 Suomen aikaa, mutta se jouduttiin peruuttamaan vain kaksi minuuttia ja 39 sekuntia ennen moottorien käynnistämistä, koska lähelle laukaisualustaa Floridassa Cape Canaveralissa alkoi syntyä ukkospilviä, joiden mahdolliset salamat olisivat voineet olla vaaraksi kohti avaruutta kipuavalle raketille. Sama sää uhkasi myös tiistai-illan laukaisua, mutta nyt Falcon 9 pääsi matkaan klo 23:10 Suomen aikaa (16:10 paikallista aikaa).

Edellisen kerran yhtiö yritti ensimmäisen vaiheen laskeutumista tammikuun 10. päivänä, jolloin Falcon 9 laukaisi Kansainväliselle avaruusasemalle Dragon-rahtialuksen. Silloin laskeutuminen onnistui vain osittain, sillä rakettivaihe osui kyllä hyvin jalkapallokentän kokoiseen automaattisesti liikkuvaan alustaan, mutta peräsinlaitteiston ohjaamiseen vaadittavan hydraulinesteen loppumisen vuoksi raketti oli laskeutuessaan noin 45° asteen kulmassa. Siksi sen laskeutumisjalat pettivät ja vaihe kaatui mereen.

Se, että laskeutumisen onnistuminen oli niin lähellä, oli jo sinällään suuri saavutus.

Seuraavan kerran laskeutumista oli määrä koettaa helmikuun 11. päivänä, mutta koe peruttiin voimakkaan merenkäynnin vuoksi. Laskeutumisalustaa ei siten lähetetty merelle, mutta rakettivaiheella päätettiin tehdä muilta osin “normaali” laskeutuminen. Telemetriatietojen mukaan vaihe toimi täysin normaalisti ja osui meren pintaan pystysuorassa asennossa kymmenen metrin tarkkuudella haluttuun paikkaan. Yhtiön perustaja Elon Musk totesikin, että vaihe olisi “laskeutunut hyvin todennäköisesti onnistuneesti alustalle”.

Kansainväliselle avaruusasemalle suuntaavan Dragon-aluksen mukana on kaksi tonnia ruokaa, varusteita, varaosia ja tutkimuslaitteita avaruusaseman kuusihenkiselle miehistölle. Kyseessä on jo kuudes NASAn Space X:ltä tilaamista 12 huoltolennosta.

Lue myös juttumme tammikuisesta koelennosta: Falcon 9 – laukaisu onnistui, laskeutuminen vain osittain.

Jari Mäkinen

Otsikkokuvassamme oleva kantoraketti oli tarkoitus laukaista torstaina iltapäivällä klo 14:05 Suomen aikaa monessa mielessä historialliselle lennolle, mutta lopulta lento jouduttiin peruuttamaan. Liian kovat tuulet ja vikailmoituksia lähetellyt venttiili viivyttivät ensi lentoa, kunnes se päätettiin siirtää perjantaille. Silloin tosin sääennuste lupaa vain 40% todennäköisyydellä sopivaa säätä laukaisuun, mutta lentoa yritetään.

Kyseessä on Nasan uuden Orion-avaruualuksen ensimmäinen koelento. Lento on miehittämätön, mutta sillä testataan tämän uuden miehitetyn aluksen koemntomodulin (ja samalla maahanpaluumodulin) toimintaa tositoimissa. Vaikka tietokoneilla ja muilla keinoilla voidaan tehdä yhä monimutkaisempia ja luonnollisempia testejä, on edelleen lentäminen oikeasti avaruudessa paras tapa koittaa onko avaruusaluksesta mihinkään.

Orion on ensimmäinen Nasan astronautteja kuljettamaan kykenevä alus sitten sukkulan eläkkeelle jäämisen ja samalla ensimmäinen alus Apollojen jälkeen, joka nousee matalaa kiertorataa korkeammalle.

EFT-1 -nimen (Exploration Flight Test 1) saaneella lennolla Orion-aluksen komentomoduuli laukaistaan soikealle radalle Maan ympärillä, mutta alus tekee vain kaksi kierrosta ennen kuin se ohjataan takaisin alas Tyyneen valtamereen Kalifornian rannikon tuntumaan. Alus nousee aina 5807 kilometrin korkeuteen, mistä se syöksyy alas ilmakehään suurella nopeudella. Koko lento kestää vain 4 tuntia ja 24 minuuttia.

Vaikka lennon ajoitus tähän ja sen saama suhteettoman suuri mediahuomio on osittain Nasan yritys pitää mielenkiintoa pitkään tekeillä olleeseen ja aikataulustaan myöhässä olevaan hankkeeseen yllä, on kyseessä oikeasti tärkeä lento. Onhan kyseessä uusi miehitetty avaruusalus, jolla voidaan 2020-luvulla lentää tutkimaan Kuuta tai asteroideja. Se on siis erillinen alus verrattuna Dragon v.2- tai CST-100 -aluksiin, joita Nasa rahoittaa ja joilla on tarkoitus lentää vain Maan kiertoradalle ja takaisin; Orion soveltuu pitkiin, ulkoavaruuteen suuntaaviin lentoihin (tosin Space X kehittää Dragon-alustaan myös Mars-lentoihin sopivaksi, mutta tässä vaiheessa virallisesti se on “vain” taksialus avaruusasemalle).

Orion-alus perustuu avaruussukkuloiden eläkkeellesiirtämispäätöksen aikaan syntyneeseen, mutta sittemmin lakkautetussa Constellation-hankkeessa linjattuun CEV-alukseen (Crew Exploration Vehicle), jonka tämä nykyinen versio päätettiin rakentaa toukokuussa 2011, kun Nasa linjasi tulevaisuuden lentosuunnitelmiaan uusiksi ja päätti keskittyä miehitetyyn lentoon asteroidia tutkimaan. Kuuta ei kuitenkaan jätetty täysin sivuun, vaan alus päätettiin tehdä kykeneväksi kaikinlaisiin pitkäkestoisiin lentoihin Maan lähiavaruuden ulkopuolelle.

Orion-alus voi kuljettaa neljää astronauttia siinä missä alkuperäinen Orion oli tehty kuudelle. Muutenkin alusta on pienennetty, mutta edelleen se on olennaisesti suurempi kuin esimerkiksi ammoinen Apollo-kuualus, mihin alusta voi hyvin verrata niin ulkomuodoltaan kuin muutekin.

Tämä torstainen koelentokin on kuin suoraan Apollo-ohjelmasta: se lähes samanlainen vuonna 1967 tehdyn miehittämättömän Apollo 4-lennon kanssa. Silloin – kuten nytkin – testattiin aluksen ohjausjärjestelmiä ja lämpökilven toimintaa olosuhteissa, jotka vastaavat paluuta kuuradalta tai jostain muualta kauempaa.

Jos kaikki sujuu hyvin, niin seuraava tärkeä koelento on vuonna 2017, kun Orion lennätetään miehittämättömänä Kuun ympäri. Syynä pitkään taukoon lentojen välillä on se, että kun nyt kyseessä on “vain” Orionin komentomonduuli (mikä on aluksen tärkein osa, koska astronautit ovat sen sisällä ja joka palaa takaisin Maahan), niin ennen seuraavaa lentoa pitää aluksen huoltomoduuli sekä sitä varsinaisille lennoille lähettävä uusi kantoraketti saada valmiiksi.

Niiden tekemisessä on vielä paljon puolivalmista, eikä suuren kantoraketin koko rahoituskaan ole vielä kunnossa. Siksi voisi sanoa, että yhtä tärkeää aluksen testaamisen kanssa tässä koelennossa on se, että Nasa haluaa näyttää niin poliitikoille kuin suurelle yleisöllekin, että jotain tapahtuu. Liki vuosikymmenen puhumisen jälkeen “uusi” avaruusalus on lopulta valmistumassa!

Eurooppalainen huoltomoduuli

Amerikkalaisten taloustilanne on saanut aikaan myös sen, että eurooppalaisten on ollut mahdollista päästä hankkeeseen mukaan. Jos Nasalla olisi ollut riittävästi dollareita, se olisi tehnyt koko aluksen Yhdysvalloissa, mutta nyt Euroopan avaruusjärjestö rajoittaa tulevien Orion-alusten huoltomoduulit. Ne kehitetään ATV-rahtialuksen huoltomoduulista, joka on osoittautunut erittäin varmatoimiseksi ja sopivaksi myös miehitettyihin lentoihin. Sitä toki pitää virittää uutta tehtävää varten ja siiten menee aikaa.

Siinä missä Orion-alukset valmistaa Nasalle Lockheed Martin, tekee huoltomodulit Airbus Defence and Space. SLS-kantorakettia (Space Launc System) tehdään puolestaan Boeingin johdolla, ja mukana on monta avaruussukkuloiden tekemiseen ja huoltamiseen osallistunutta yhtiötä. Raketti onkin kuin Apollo-aikaiselta Saturnus 5 -raketilta näyttävä laite, joka on laitettu kasaan avaruussukkulan polttoainetankista ja apuraketeista. Luonnollisesti se ei ole täysin sama, mutta perustekniikka luottaa sukkulaan.

Alkuvaiheessa SLS pystyy nostamaan 70 tonnia painavan kuorman matalalle Maan kiertoradalle, mutta kun sukkula-aikainen tekniikka korvataan uudella raketin toisessa versiossa 2020-luvulla, se pystyy lennättämään jopa 130 tonnia avaruuteen. Näin se olisi maailman voimakkain kantoraketti – tehokkaampi kuin sadan tonnin lastin kuljettamaan kyennyt Neuvostoliiton taannoinen Energia, joka teki vain kaksi lentoa 1980-luvulla.

Jos kaikki sujuu nykyisen suunnitelman mukaan, on seuraava Orion-aluksen koelento vuonna 2017, jolloin koko lopullinen, miehitettyihin lentoihin kykenevä Orion laukaistaan miehittämättömänä kiertämään Kuun.

Seuraavalla lennolla vuonna 2021 aluksella tehtäisiin jo miehitetty lento, nyt Kuun läheisyyteen kaapattua asteroidia tutkimaan. Sitä seuraavakin lento on jo kirjattu aikatauluun, vuodelle 2022, mutta sen kohde on toistaiseksi avoin. Sama pätee itse asiassa koko ohjelmaan; on täysin mahdollista, että jo nyt syntyessään hieman vanhahtava hanke haudataan ennen kuin se pääsee tositoimiin.

Intia tulee mukaan miehitettyihin avaruuslentoihin

Jo pitkään avaruustoimissaan yhä kunnianhimoisempia hankkeita tehnyt Intia on puhunut jo pitkään oman miehitetyn avaruusaluksen rakentamisesta. Mikäli Intian avaruustutkimusorganisaatio IRSOon on uskominen, niin maasta tulee varsin pian neljäs valtio, joka kykenee omatoimisesti miehitettyihin avaruuslentoihin.

Nyt intialaiset ovat siirtymässä puheista tekoihin, sillä heidän uusi avaruusaluksensa on valmistunut ja sillä aiotaan tehdä koelento vielä nyt joulukuussa. Alus on tällä hetkellä Satish Dhawanin avaruuskeskuksessa Sriharikotassa odottamassa asentamista GSLV-kantoraketin nokkaan. Tarkoitus on tehdä lento joulukuun 15. ja 20. päivien välisenä aikana.

Kuten Kiinakin aikanaan, etenee Intia hyvin rauhallisesti eteenpäin kohti miehitettyjä lentoja. Nyt tehtävän miehittämättömän koelennon jälkeen luvassa on uusia miehittämättömiä lentoja, kunnes todennäköisesti vasta kymmenen vuoden kuluttua intialaisen avaruuslentäjät (joita myös vyomanauteiksi kutsutaan) voisivat päästä aluksella matkaan. Se vaatii avaruusaluksen intialaisen GSLV-kantoraketin uuden, voimakkaamman version tekemistä.

Tällä tulevalla koelennolla on tarkoitus testata avaruusaluksen toimintaa maahanpaluussa, sen 31 metriä halkaisijaltaan olevan laskuvarjon toimintaa ja luonnollisesti käyttäytymistä avaruudessa sekä laskeutumisen aikana yleisestikin. Tässä koealuksessa ei ole vielä sisustusta tai elossapitolaitteita, joten se ei vielä soveltuisikaan ihmisille.

Lennon aikana alus ei jää lainkaan Maan kiertoradalle, vaan se tekee “vain” ballistisen hyppäyksen avaruuteen ja tulee saman tien takaisin. Alus irrotetaan raketista 126 kilometrin korkeudessa ja se laskeutuu Bengalin lahteen mereen noin 600 kilometrin pääsän Intian rannikolta.

Intialaiset ovat jo aikaisemmin testanneet maahanpaluutekniikoita ja heidän ensimmäinen lämpökilvellä varustettu kapselinsa lensi vuonna 2007. Se oli vain pieni ja sen massa oli 555 kg, kun nyt avaruusaluksen massa on noin kolme tonnia.

Markus Hotakainen

Päivitys sunnuntaina illalla lähiohituksen jälkeen:

Komeetta on ohittanut Marsin ja sen pyrstön tihein hiukkaspommitus on myös ohitse. Mikään Marsia kietävistä luotaimista tai kulkijoista planeetan pinnalla ei näytä kärsineen. Ne kaikki tekivät havaintoja komeetasta ja tietoja odotetaan Maahan viikon alussa.

Alkuperäinen artikkelimme aiheesta:

Siding Spring on tähtitiedettä seuraaville tuttu nimi, sillä se on Australiassa, lähellä Coonabarabranin kaupunkia sijaitseva observatorio. Sillä nimellä tunnetaan myös komeetta eli pyrstötähti, joka ei olekaan ihan tavanomainen taivaanvaeltaja.

Viime vuoden tammikuun kolmantena päivänä Robert McNaught löysi Jäniksen tähdistön suunnasta hieman utumaisen kohteen, joka osoittautui komeetaksi. Se sai viralliseksi tunnuksekseen C/2013 A1 ja löytöobservatorionsa mukaan nimekseen Siding Spring.

Komeetan rata on hyvin vinossa planeettojen ratatasoon verrattuna ja lisäksi se kiertää Aurinkoa päinvastaiseen suuntaan kuin planeetat. Se on tulossa ensimmäistä kertaa Aurinkokunnan sisäosiin, sillä radan on todettu olevan muodoltaan hyperbeli. Se ei siis ole ellipsi, kuten jaksollisilla komeetoilla, jotka palaavat Auringon läheisyyteen yhä uudelleen ja uudelleen.

Komeetta on tulossa Oortin pilvestä, joka on Aurinkokunnan äärilaidoilla sijaitsevasta jäisten kappaleiden muodostamasta kehästä. Pilveä ei ole pystytty suoraan havaitsemaan, sillä se koostuu hajallaan olevista muutaman kilometrin läpimittaisista jääkimpaleista, ja sen etäisyys Auringosta on noin 50 000 kertaa suurempi kuin Maan, miltei valovuosi.

Oortin pilven olemassaolo on päätelty tarkastelemalla kaukaa tulevien komeettojen ratoja ja niiden etäisimpiä äärilaitoja. Ne näyttävät keskittyvän tietylle etäisyydelle Auringosta, joten komeetat ovat lähtöisin samoilta seutuvilta – eli Oortin pilvestä.

Siding Spring on ollut matkalla Oortin pilvestä Aurinkokunnan sisäosiin todennäköisesti miljoonia vuosia. Kun komeetta on kiertänyt Auringon taitse, se lähtee taas etääntymään radalla, jolla se palaa planeettajärjestelmämme sisäosiin uudelleen vasta noin miljoonan vuoden kuluttua.

Komeetta oli lähimpänä Maata syyskuun alkupäivinä, jolloin se oli 133 miljoonan kilometrin etäisyydellä meistä. Se on nyt kirkkaudeltaan vain magnitudia 9, joten kovin kummoista spektaakkelia siitä ei tule. Komeetan näkemiseen tarvitaan vähintään iso kiikari, mieluummin kohtuullisen kokoinen kaukoputki.

Siding Spring onkin kiinnostava ihan muista syistä. Kahden päivän kuluttua, sunnuntaina 19. lokakuuta, komeetta Siding Spring sujahtaa naapuriplaneettamme Marsin vieritse lähempää kuin yksikään komeetta on ohittanut Maan historiallisena aikana. Vuonna 1770 suomalaisen tähtitieteilijän nimeä kantava komeetta Lexell ohitti Maan 2,2 miljoonan kilometrin etäisyydeltä ja vuonna 1983 IRAS-Araki-Alcock 4,7 miljoonan kilometrin päästä.

Siding Springin löydyttyä ehdittiin olla hetki siinä käsityksessä, että komeetta jopa törmäisi punaiseen planeettaan. Törmäyksen todennäköisyys kuitenkin pieneni komeetan löytymisen jälkeen nopeasti, kun havaintojen kertyessä rata pystyttiin laskemaan yhä tarkemmin.

Maaliskuussa 2013 eli kaksi kuukautta komeetan löytymisen jälkeen todennäköisyys oli vielä 1/1 250, mutta jo muutamaa viikkoa myöhemmin sen suuruudeksi arvioitiin enää 1/120 000. Silloin kävi ilmi, että vaikka komeetan etäisyys jäisi arvion alarajalle, se ohittaisi Marsin ja kosminen kolari vältettäisiin.

Komeetan törmäys planeettaan ei tietenkään olisi ollut mikään ennenkuulumaton tapaus. Lukemattomien Aurinkokunnan kappaleiden pintaa kirjovat kraatterit, jotka ovat syntyneet asteroidien ja komeettojen iskuista. Vaikka ne ovat ikivanhoja, tuoreitakin törmäyksiä tunnetaan ja on jopa havaittu.

Kesällä 1994 Jupiteriin törmäsi "helminauhakomeetta" Shoemaker-Levy 9, jonka ydin oli jättiläisplaneetan vetovoiman vaikutuksesta hajonnut pariinkymmeneen palaseen. Jupiterin tiheään kaasukehään törmätessään ne saivat aikaan tulipalloja, jotka olivat samaa kokoluokkaa kuin Maa. Jälkeensä ne jättivät tummia tuhkapilviä, jotka säilyivät planeetan kaasukehässä viikkokausia.

Nyt törmäystä ei kuitenkaan tapahdu. Komeetan ja Marsin välinen etäisyys ei kuitenkaan ole kovin suuri, pienimmillään noin 139 000 kilometriä. Se on vain noin kolmasosa Maan ja Kuun välimatkasta.

Etäisyys on niin pieni, että Marsin arveltiin jäävän komeettaa ympäröivän kaasupilven eli koman sisään. Tällä hetkellä koman läpimitta on vain noin 20 000 kilometriä eli Mars jäisi sittenkin sen ulkopuolelle. Koma voi kuitenkin kasvaa hyvinkin nopeasti paljon suuremmaksi. Esimerkiksi vuodenvaihteessa 2007–2008 pohjoisella taivaalla kulki Holmesin komeetta, jonka ytimessä tapahtunut purkaus kasvatti sen kirkkauden miljoonakertaiseksi. Samalla sen koma laajeni halkaisijaltaan noin 7 miljoonaan kilometriin.

Vaikka Siding Springin kaasu- ja pölypyrstöt eivät osu Marsiin, eikä komakaan ulotu planeettaan saakka, komeetan ympäristössä oleva harva aine voi aiheuttaa muutoksia planeetan kaasukehän yläosissa. Myös komeetasta irronneita pölyhiukkasia ja kivensiruja päätynee kaasukehään.

Aiemmin tutkijat arvioivat, että komeetan lähiohituksen aikana Marsin kaasukehään iskeytyy noin 0,15 hiukkasta neliömetrille, mikä vastaisi jopa 10 000-kertaista pienten kivensirujen määrää verrattuna Maan lähiavaruuteen. Myöhemmin arviota on saatu tarkennettua ja nyt se on vain samaa luokkaa kuin Maan lähistöllä. Mitään valtaisaa pommitusta ei siis ole luvassa.

Huolimatta siitä, että Marsin kaasukehän tiheys on vain murto-osa Maan vastaavasta, se riittää käräyttämään siihen syöksyvät avaruuden pölyhiukkaset taivaalla näkyviksi tulijuoviksi eli meteoreiksi: sellaisia on onnistuttu kuvaamaan aiemminkin Marsissa vaeltavien kulkijoiden kameroilla.

Hurjimpien arvioiden mukaan meteorien määrän uskottiin kasvavan jopa miljooniin tunnissa, mutta näillä näkymin likikään sellaisiin lukemiin ei päästä. Kulkijoiden kameroiden lisäksi meteoreja kuitenkin tarkkaillaan myös Marsia kiertävien luotainten radioantenneilla, sillä pölyhiukkasten hetkeksi kuumentamat ja ionisoimat kaasuvanat "näkyvät" radioalueella. Kun kuvien ja radiomittausten antamat tiedot yhdistetään, saadaan luotettava käsitys meteorimyrskyn – sikäli kuin sellainen tulee – voimakkuudesta.

Marsin kiertoradalla olevien luotainten kannalta vauhdilla viuhuvat hiukkaset eivät ole hyvä uutinen. Kymmenien kilometrien sekuntinopeudella liikkuvat kivensirut voivat pienestä koostaan huolimatta saada aikaan suurta vahinkoa. Kun ESAn Giotto-luotain ohitti Halleyn komeetan ytimen vuonna 1986 noin 600 kilometrin etäisyydeltä, pieni pölyhiukkanen rikkoi sen kameran, ja noin gramman painoisen kivensirun isku heilautti luotainta niin, että radioyhteys menetettiin joksikin aikaa.

Tällä hetkellä Marsia kiertää peräti viisi luotainta: Euroopan avaruusjärjestön Mars Express, NASAn Mars Odyssey ja Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) sekä syyskuussa perille päässeet niin ikään NASAn MAVEN ja Intian Mangalayaan. Luotainten ansiosta tutkijoilla onkin erinomainen tilaisuus tutkia komeettaa lähietäisyydeltä. Mars-luotaimia ei ole suunniteltu komeettatutkimukseen, mutta niissä on lukuisia mittalaitteita, joilla voidaan tehdä havaintoja ohikiitävän komeetan ominaisuuksista ja mahdollisista vaikutuksista Marsiin.

Ensinnäkin Siding Springin lähiohitus tarjoaa harvinaisen tilaisuuden tarkastella suoraan Oortin pilvestä tulevaa komeettaa poikkeuksellisen läheltä. Toiseksi se antaa mahdollisuuden tehdä havaintoja komeetasta irronneen kaasun ja pölyn sekä planeetan kaasukehän välisestä vuorovaikutuksesta. Lisäksi saadaan tietoa aurinkotuulen vaikutuksesta samanaikaisesti sekä planeettaan että komeettaan.

Luotaimet ovat lujatekoisia, sillä niiden täytyy selvitä laukaisun aiheuttamasta melkoisesta tärinästä, mutta niitä ei ole suojattu ohikiitävän komeetan hiukkaspommitusta vastaan. Esimerkiksi MRO-luotaimen pinta-ala aurinkopaneeleineen on kerrostaloyksiön luokkaa eli noin 30 neliömetriä. Vaikka vahingollisten hiukkastörmäysten todennäköisyys on tuoreimpien arvioiden mukaan vähäinen, luotaimet ohjataan kiertymään radoillaan ”piiloon” Marsin taakse kriittisimmiksi hetkiksi.

Euroopan avaruusjärjestössä suunniteltiin jopa Mars Expressin laitteiden sammuttamista lähimmän ohituksen ajaksi. Lokakuun alussa päätettiin kuitenkin jatkaa havaintojen tekemistä myös pahimman mahdollisen hiukkaspommituksen ajan, sillä hiukkasosuman todennäköisyys on vain 1/300 000.

Ylläolevassa taulukossa on ohituksen "aikajana". Päivämäärän ja kellonajan (UT-aika eli Suomen aika -3 tuntia) jälkeen on ensin komeetan etäisyys Marsin keskipisteestä ja sitten pinnasta, nopeus Marsin suhteen ja etäisyys Mars Express -luotaimesta sekä nopeus sen suhteen. Sinisellä on merkitty lähimmän ohituksen hetki.

Perihelissään eli lähimpänä Aurinkoa komeetta on 25. lokakuuta eli vain muutama päivä Marsin ohituksen jälkeen. Siten perihelietäisyys jää melko suureksi, noin 200 miljoonaan kilometriin, kun esimerkiksi viime vuoden lopulla kohuttu komeetta ISON ohitti Auringon vain runsaan miljoonan kilometrin etäisyydeltä – omalta kannaltaan tunnetusti tuhoisin seurauksin.

Komeetan ytimen läpimittaa ei tiedetä varmuudella. Alkuun sen kooksi arvioitiin mahdollisesti jopa 50 kilometriä. Silloin se olisi ollut läpimitaltaan yli 10 kertaa suurempi kuin nelikilometrinen Churyumov-Gerasimenko, jota Rosetta-luotain on parhaillaan tutkimassa. Viimeaikaisten havaintojen perusteella näyttää kuitenkin siltä, että Siding Spring on kooltaan paljon pienempi, läpimitaltaan alle kilometrin, ehkä vain 700 metriä.

Paljain silmin Siding Spring ei näy Maasta, mutta Marsin pinnalta katsottuna se tulee olemaan melkoinen ilmestys. Marsin taivaan poikki sujahtavan komeetan kirkkauden arvioidaan olevan samaa luokkaa kuin Venuksen ja sen koman halkaisijan noin 15 kertaa suurempi kuin Kuun näennäinen läpimitta meidän yötaivaallamme. Erityisesti MRO-luotaimen, jossa on paremmat kamerat kuin Mars Odyssey ja Mars Express -luotaimissa, odotetaan saavan komeetasta ainutlaatuisia kuvia.

Yhä kylmempää kyytiä

Markus Hotakainen

Yhdysvaltain ilmailu- ja avaruushallinnon NASAn Jet Propulsion Laboratoryssa on onnistuttu tuottamaan outoa ainetta. CAL-laitteella (Cold Atom Laboratory) jäähdytettiin atomeja niin alhaiseen lämpötilaan, että ne muodostivat Bosen-Einsteinin kondensaatin. Nimi ei sano välttämättä mitään eikä sillä arkimaailman ilmiöiden kannalta olekaan ihmeempää merkitystä.

Se on kuitenkin eräänlainen välitila mikro- ja makromaailman välillä. Ensimmäisen kerran vuonna 1995 aikaansaadussa Bosen-Einsteinin kondensaatissa atomit asettuvat samalle, alimmalle mahdolliselle energiatasolle, jolloin niiden muodostama makroskooppinen ainekasauma alkaa käyttäytyä kvanttimekaniikan lakien mukaisesti – kuin jättimäinen aalto (jolla ei myöskään ole mitään tekemistä järvissä ja merissä vellovien arkisten aaltojen kanssa).

CAL-laitteisto on prototyyppi, jolla testataan Kansainväliselle avaruusasemalle vuonna 2016 vietävää tekniikkaa. JPL:ssä saavutettiin nyt 200 nanokelvinin eli kelvinin kahdessadasmiljardisosan lämpötila. Kun CAL saadaan Maan kiertoradalla vallitsevaan mikrogravitaatioon, tutkijat odottavat pääsevänsä vielä matalampiin lämpötiloihin, jopa pikokelviniin eli triljoonasosakelviniin. Avaruusasemalle sijoitettu laitteisto olisi silloin koko maailmankaikkeuden kylmin paikka.

Näin alhaisissa lämpötiloissa voi tulla esiin uusia, aiemmin tuntemattomia kvantti-ilmiöitä, joiden tutkiminen liki painottomassa tilassa olisi helpompaa kuin maanpinnalla. Samalla olisi mahdollista tarkastella entistä yksityiskohtaisemmin fysiikan peruslakeja ja niihin liittyviä ilmiöitä. Lähellä absoluuttista nollapistettä perinteiset aineen olomuodot – kiinteä, nestemäinen, kaasumainen – menettävät merkityksensä, ja aineen käyttäytymistä hallitsevat kvanttimekaniikan lait.

CAL-laitteistolla päästään mataliin lämpötiloihin jäähdyttämällä rubidiumatomeja ensin laserien avulla. Sen jälkeen atomit vangitaan magneettiseen "loukkuun" ja niiden jäähdyttämistä jatketaan radiosäteilyllä. Radiotaajuuksilla säteily toimii kuin veitsi, joka leikkaa loukkuun jääneistä atomeista "kuumat" pois, jolloin jäljelle jäävät vain kaikkein kylmimmät. Prosessiin eli Bosen-Einsteinin kondensaatin tuottamiseen kuluu aikaa vain joitakin sekunteja.

CAL-laitteistosta ja sillä tehtävästä tutkimuksesta löytyy lisää tietoa laboratorion kotisivuilta.

MAVEN ja Mangalyaan sanoivat MOI

Jari Mäkinen

Kaikki meni aivan suunnitelman mukaan nyt aikaisin maanantaiaamuna, kun kymmenen kuukautta planeettainvälisessä avaruudessa matkaa taittanut Nasan MAVEN-luotain saapui perille Mars-planeettaa kiertämään. Kyseessä oli MOI, eli Mars Orbit Injection, Marsin kiertoradalle saapuminen, mikä tapahtui tällä kertaa ilman ilmajarrutusta: siinä missä edelliset Nasan Marsia kiertämään jääneet luotaimet ovat käyttäneet Marsin kaasukehän kitkajarrutusta nopeuden hidastamiseen, turvautui MAVEN perinteisiin rakettimoottoreihin ja niiden voimaan.

Luotaimen kuusi ohjausrakettimoottoria koitivat tämän hidastuspoltton. Ne syttyivät sunnuntain ja maanantain välisenä yönä klo 04:50 Suomen aikaa 33 minuutin ajaksi. Tätä ennen niitä on testattu lyhyellä moottorien poltolla, jotta luotaimen asento saadaan varmasti vakaaksi ja voidaan varmistaa, että kaikki rakettimoottorit toimivat kunnolla.

Ennen hidastamista luotaimen nopeus Marsin suhteen oli 12 350 kilometriä tunnissa ja ilman jarrutusta se olisi suhahtanut saman tien punaplaneetan ohitse.

"Tämä oli todella suuri päivä MAVENille", sanoi lennon ptojektipäällikkö David Mitchell Nasan Goddardin avaruuslentokeskuksesta onnistuneen ratamuutoksen jälkeen. "Meistä on hienoa liittyä nyt mukaan siihen luotaimien laivueeseen, joka on parhaillaan kiertämässä Marsia."

Polton jälkeen MAVEN on hyvin soikealla radalla Marsin ympärillä. Sen kiertoaika on 35 tuntia, ja lähimmillään luotain tulee sillä vain noin 150 kilometrin päähän punaisen planeetan pinnasta.

Monien Marsiin saapumisten aikana luotain joutuu ratapolton tai ilmajarrutuksen aikana varjoon planeetan taakse, jolloin radioyhteys siihen katkeaa ja lennonjohdossa lasketaan minuutteja, mutta nyt näin ei käy. Koska MAVEN asettuu radalle, joka kiertää jotakuinkin Marsin napojen kautta, se on koko ajan näkyvissä (ja siten kuuluvissa) Maahan. Se ei tee manöveeristä yhtään vähemmän jännittävää, sillä Marsin radalle asettuminen on laukaisun ohella lennon hermoja raastavin hetki.

Kunhan MAVEN on jäänyt turvallisesti kiertämään Marsia, sen rataa muutetaan vähitellen tutkimusten kannalta paremmaksi. Lopulta se on pyöreämpi rata, jolla kiertoaika on noin 4,5 tuntia.

Luotaimen tutkimuslaitteita viritellään ja säädetään nyt kuuden viikon ajan, ennen kuin se aloittaa varsinaisen tieteellisen työnsä. Sen jälkeen MAVEN tekee mittauksiaan ainakin yhden Maan vuoden ajan, mutta luonnollisesti se on suunniteltu kestämään pitempään. Tämän vuoden aikana luotaimella tehdään viisi koukkausta lähemmäksi Marsia noin 75 kilometrin korkeudelle sen pinnasta siinä missä normaalisti sen radan lähin kohta on turvallisesti 150 kilometrin korkeudella.

Viestinvälittäjä

MAVEN ei ole mitenkään valtavan suuri, sillä sen runko on vain noin 2,4 metriä kanttiinsa oleva kuutio ja aurinkopaneelien kärkiväli on 11,4 metriä. Laukaisun aikaan sen massa oli 2454 kiloa.

Mutta verrattuna esimerkiksi Mars Reconnaissance Orbiteriin MAVEN on hieman suurempi: MROn massa oli noin 2100 kiloa ja mittaa paneelien päästä päähän on noin 9,5 metriä.

Kun suurempi massa yhdistetään hieman tavallista ”huonompaan” laukaisuikkunaan viime vuoden marraskuussa, kesti matka Marsiin hieman pitempään kuin esimerkiksi Curiuosity-kulkijalla. Sen matka kesti vain noin kahdeksan kuukautta, mutta nyt aika laukaisusta perille saapumiseen on noin kymmenen. Laukaisu tapahtui 18. marraskuuta ja tapahtui tuolloin lähes koko Yhdysvaltain hallinnon hyydyttäneen budjettikäsittelyn tiimellyksessä. MAVENin laukaisun parissa työskennelleet saivat erikoisluvan hommien jatkamiseen, koska lento oli niin tärkeä, eikä taivaanmekaniikka kunnioita poliittisia pelejä.

Paitsi että tutkijat luonnollisesti halusivat saada luotaimensa Marsiin, on MAVENilla myös toinen tärkeä tehtävä: se toimii Marsin kiertoradalla olevana tietoliikennesatelliittina, joka välittää viestejä pinnalla olevilta kulkijoilta Maahan. Myös nyt Marsia kiertävät luotaimet tekevät niin, mutta on hyvin todennäköistä, että ne eivät enää ole toiminnassa kovin pitkää aikaa – itse asiassa jokainen luotaimista on jo yliajalla ja ne voivat piiputtaa koska tahansa.

Ja koska NASA on nipistänyt tulevista Mars-lennoista(kin), on täysin todennäköistä, että Curiosity-kulkijan seuraaja vuonna 2020 turvautuu kokonaan MAVENiin viestien välittäjänä.

Kaasukehän kautta geologiaan

MAVENin lennon päävastuullinen yliopisto on Boulderissa sijaitseva Coloradon yliopisto, jonka erikoisala on geologia.

Siitä huolimatta MAVENin huomion kohteena on Marsin kaasukehä, mistä se on saanut myös nimensä: MAVEN tulee samoista Mars Atmosphere and Volatile Evolution, eli vapaasti käännettynä Marsin kaasukehän ja haihtuvien aineiden kehitys.

Käytännössä tämä tarkoittaa sitä, että MAVEN on suunniteltu tutkimaan Marsin ympärillä olevia kaasuja ja sitä, miten ja kuinka nopeasti kaasukehä häviää pois avaruuteen. Oletettavasti Marsilla on ollut aikanaan paksu kaasukehä, aivan kuten Maalla. mutta nyt sen tiheys on keskimäärin vain noin 1% siitä mitä Maan pinnalla. Tämän ansiosta todennäköisesti Marsin pinnalla on ollut nestemäistä vettä, meriä ja pilviä, sekä nykyistä huomattavasti leppoisammat olosuhteet.

MAVEN koittaa selvittää sitä miten kaasukehä on karannut ja katoaa edelleen. Se pystyy analysoimaan kaasukehän koostumusta tarkasti ja erityisesti mittaamaan vedyn ja ns. raskaan vedyn osuuksia. Siinä missä aiemmin luotaimet (kuten ESAn Mars Express) ovat voineet mitata varattujen hiukkasten pakoa planeetan kaasukehästä, pystyy MAVEN sondaamaan tarkemmin myös neutraaleita hiukkasia, kuten happiatomeja. Koska Mars Express on edelleen hyvissä voimissa, on sen tarkoitus tehdä samanaikaisesti havaintoja MAVENin kanssa ja siten voidaan saada kuvaa siitä miten varatut ja neutraalit hiukkaset käyttäytyvät samaan aikaan samoissa paikoissa.

Lisäksi MAVEN voi katsoa Marsia ja sen kaasukehää ultraviolettivalon aallonpituudella sekä havaita miten auringonpurkaukset vaikuttavat Marsiin.

Kaikki edeltävä on erittäin kiinnostavaa myös geologisesti, sillä kaasukehän kehitys on riippunut siitä miten esimerkiksi hiilidioksidi, typpi ja vesi ovat vapautuneet marsperästä ilmaan ja kaasukehästä edelleen avaruuteen, ja kuinka kaasukehän tiheys on vaikuttanut esimerkiksi nestemäisen veden esiintymiseen pinnalla. Nämä kaikki ovat vaikuttaneet suoraan geologiseen kehitykseen - MAVEN siis pystyy sondaamaan Marsin geologista menneisyyttä kaasukehän nykyolemusta katsomalla.

Myös Intia pääsi Marsiin

Toinenkin avaruusluotain on asettunut tänä aamuna Marsia kiertävälle radalle. Intian MOM (Mars Orbiter Mission) eli Mangalyaan laukaistiin matkaan 5. marraskuuta viime vuonna ja se saapui perille vain kaksi päivää MAVEN-luotaimen jälkeen.

MAVENin tavoin MOM jarrutti vauhtiaan rakettimoottorillaan ja asettui hyvin soikealle radalle, jolla luotaimen kiertoaika on 3,2 vuorokautta, lähin piste 423 km ja kaukaisin peräti 80 000 km. Rataa muutetaan vähitellen paremmin tutkimuksiin sopivaksi.

Laukaisun aikaan 1 300 kiloa painaneessa Mangalyaan-luotaimessa on viisi tutkimuslaitetta, joilla selvitetään Marsin kaasukehän koostumusta, lähiavaruuden hiukkasjakaumaa sekä pinnan olosuhteita ja ominaisuuksia.
Kun luotain nyt onnistui pääsemään Marsin kiertoradalle, Intiasta tuli neljäs tässä onnistunut maa tai organisaatio Yhdysvaltain, Neuvostoliiton ja Euroopan avaruusjärjestön jälkeen.

Päivitetty 24.9.2014.