Kuu on aina pidentänyt Maan vuorokautta

Markus Hotakainen

Vuorokauteen tulee jatkuvasti lisää tunteja, mutta niin hitaasti, että pahimpiin kiireisiin se ei ihan heti tuo helpotusta.

1,4 miljardia vuotta sitten Maan pyörähdysaika oli vain hieman yli 18 tuntia. Syypää löytyy ihan naapurista: oma kiertolaisemme Kuu.

"Kun Kuu loittonee, Maa on kuin piruettia tekevä taitoluistelija, jonka pyöriminen hidastuu, kun hän ojentaa kätensä", havainnollistaa Stephen Meyers.

Uudessa tutkimuksessa Meyers on kollegoineen kehitellyt tilastollisen menetelmän, jolla tähtitieteellinen teoria ja geologiset havainnot pystytään linkittämään toisiinsa. Kiviin ja kallioihin rekisteröinyt tieto kertoo menneistä ajoista, sekä Aurinkokunnan historiasta että muinaisista ilmastonmuutoksista.

"Tavoitteenamme oli soveltaa astrokronologiaa ajanmääritykseen kaukaisessa menneisyydessä ja hahmottaa hyvin vanhoja geologisia ajanjaksoja", Meyers toteaa.

"Pyrimme tutkimaan miljardeja vuosia vanhoja kiviä samaan tapaan kuin selvittelemme nykyisiä geologisia prosesseja."

Maan liikkeeseen vaikuttavat vetovoimallaan muut Aurinkokunnan kappaleet, sekä planeetat että Kuu. Ne muuttavat Maan rataliikettä, pyörähdysaikaa ja pyörimisakselin asentoa. Aikakausien kuluessa tapahtuneet muutokset noudattavat Milankovićin jaksoja, jotka vaikuttavat auringonvalon jakautumiseen maanpinnalla ja sitä kautta ilmaston hitaaseen muuttumiseen.

Pitkät jaksot näkyvät kivissä, joilla on ikää satoja miljoonia vuosia. Sitä kauemmas menneisyyteen on kuitenkin vaikea kurkistella, sillä geologiset ajoitusmenetelmät eivät ole enää riittävän tarkkoja, kun puhutaan miljardeista vuosista.

Tutkimusta vaikeuttaa myös epävarmuus Kuun ja sen rataliikkeen historiasta sekä Aurinkokunnan kaoottisuus. Jacques Laskarin vuonna 1989 esittämän teorian mukaan vähäiset vaihtelut planeettojen radoissa kumuloituvat vuosimiljoonien kuluessa merkittäviksi muutoksiksi, joita on vaikea laskea ajassa taaksepäin.

Jo aiemmin Meyers on kollegoineen pystynyt määrittämään kivikerrostumista Maan ilmastohistoriaa 90 miljoonan vuoden taakse, mutta mitä pidemmälle tähdätään, sitä suurempia ovat epävarmuustekijät.

Esimerkiksi Kuu etääntyy tällä hetkellä Maasta 3,82 senttimetrin vuosivauhdilla. Jos loittonemisnopeus on pysynyt samana, 1,5 miljardia vuotta sitten Kuu olisi ollut niin lähellä Maata, että vuorovesivoimat olisivat repineet sen hajalle. Tiedämme kuitenkin Kuulla olevan ikää noin 4,5 miljardia vuotta. Jokin ei täsmää.

Vuonna 2016 Meyers aloitti yhteistyön Alberto Malinvernon kanssa, ja he onnistuivat kehittämään tilastollisen menetelmän, jolla tähtitieteellinen ja geologinen tieto saatiin yhdistettyä luotettavaksi dataksi.

He testasivat TimeOptMCMC-menetelmäänsä kahdessa kalliokerrostumassa, Kiinan pohjoisosissa sijaitsevassa Xiamaling-muodostelmassa, jolla on ikää 1,4 miljardia vuotta, ja eteläisellä Atlantilla 55 miljoonan vuoden ikäisessä Walvis-harjanteessa.

Uudella menetelmällä he pystyivät määrittämään geologisten havaintojen perusteella sekä Maan pyörimisakselin suunnassa että kiertoradan muodossa tapahtuneet vaihtelut. Samalla selvisi vuorokauden pituus ja Kuun etäisyys Maasta eri aikakausina.

Tutkimuksesta kerrottiin Wisconsinin yliopiston (Madison) uutissivuilla ja se on ilmestynyt Proceedings of the National Academy of Sciences -tiedejulkaisussa (maksullinen).

Kuva: NASA

Kiinalaisluotain saapui Kuun luokse

Kiinalaisen Chang’e 5-T1 -luotaimen ottama kuva.
Jari Mäkinen

Kiinalaisten Queqiao -luotain on saapunut Kuun luokse tänään ja jatkaa nyt kohti asemapaikkaansa Kuun kääntöpuolella. Se tulee välittämään siellä ollessaan tietoja myöhemmin laukaistavan, Kuun etelänavan tuntumaan laskeutuvan Chang'e 4:n ja lennonjohdon välillä.

Otsikkokuvana oleva kuva ei ole Queqiaon ottama, mutta pian se saattaa lähettää samanlaisia. Kuvan otti Chang’e 5-T1 vuonna 2014, kun Kiina testasi kykyään tehdä tällainen, varsin vaativa lento Kuun luokse ja takaisin.

Viime sunnuntain ja maanantain välisenä yönä (Suomen aikaa) laukaisu Queqiao on lentänyt kuluneen viikon ajan kohti Kuuta ja ohitti sen tänään noin 110 kilometrin korkeudelta matkallaan kohti Maan ja Kuun painovoimasysteemin niin sanottua Lagrangen pistettä 2.

Piste sijaitsee noin 64 000 kilometriä Kuun takana Maasta katsottuna ja Kuusta mitattuna.

Luotaimen tehtävänä on toimia myöhemmin (joulukuussa?) laukaistavan Chang'e 4 -laskeutujan ja maa-aseman välisenä tietolinkkinä, ja paikka on kerrassaan mainio tätä varten. Luotain kun ei ole paikallaan L2-pisteessä, vaan kiertää sitä, ja voi siksi olla käytännössä koko ajan suorassa yhteydessä Kuun etelänavan tuntumassa Kuun Maahan näkymättömällä puolella olevaan laskeutujaan ja Maahan.

Tiedonvälitystä varten luotaimessa on 4,2 metriä halkaisijaltaan oleva suuri lautasantenni.

Aikanaan 1960-luvulla Nasa suunnitteli jo tiedonvälitusluotainta lähetettäväksi L2-pisteeseen, koska tuolloin toivottiin jonkun Apollo-aluksista laskeutuvan myös Kuun "takapuolelle". Kuuhan kääntää koko ajan saman puolen kohti Maata, ja olisi ollut erittäin kiinnostavaa laskeutua myös toiselle puolelle. Tätä ei kuitenkaan koskaan tehty – ei Apollo-lentoa Kuun toiselle puolelle, eikä L2-luotainta.

Queqiaossa on kaksi kameraa, joiden toivotaan ottavan vastaisuudessa myös kauniita kuvia Kuun takaa. Näitä maisemia ei nähdä siis koskaan Maasta, mutta ne on kyllä kartoitettu jo hyvin monien Kuuta kiertäneiden luotainten avulla.

Ensimmäisenä Kuun kääntöpuolen kuvasi neuvostoliittolainen Luna 3 lokakuussa 1959. Siksi monet siellä olevat kohteet on nimetty Neuvostoliitossa.

Otsikkokuvassa olevassa kuvassa selvimmin näkyvä musta täplä on Moskovan meri. Sen alapuolella, melkein reunassa on Tsiolkovski-kraatteri.

Aivan kaikkea ei kuitenkaan nimetty neuvostovenäläisittäin, sillä Tsiolkovskin oikealla puolella oleva selvä musta kohta on Jules Verne -kraatteri.

Olemukseltaan Kuun kääntöpuoli on aivan erilainen, sillä siellä ei ole toiselta puolelta tuttuja suuria merialueita. Sinne laskeutuminen ja sen parempi tutkimus auttaa osaltaan selvittämään syytä kahden puolen suuriin eroihin.

Hyvän yleiskatsauksen Kuun kääntöpuoleen saa esim. USGS:n kuukartasta.

Chang'e-5 T1 oli vuonna 2014 tehty koelento, jonka tärkein tarkoitus oli testata maahanpaluukapselia, jonka avulla ensi vuonna Chang'e-5 -laskeutuja voisi palauttaa Kuun pinnalta ottamansa näytteen Maahan. Kapseli kiersi Kuun ja palasi takaisin Maahan, ja matkallaan se otti Kuvia – kuten otsikkokuvana olevan. 

Nyt lennossa olevan Queqiaon matkan etenemisestä ei ole kerrottu mitään julkisesti, mutta se ei ole uutta. Kiinalaiset panttaavat tietoja ja kertovat yleensä vasta jälkikäteen mitä on tapahtunut – jos edes silloinkaan. On siis mahdollista, että Queqiao ei enää edes toimi, mutta todennäköisti (ja toivottavasti) lento jatkuu normaalisti.

Jäämme siis odottamaan uusia kuvia Kuun kääntöpuolelta!

*

Juttua on korjattu Chang'e 4:n laukaisuajan suhteen: laskeutujan oletettu laukaisuaika on joulukuu 2018.

Kiina lähettää illalla tietoliikennesatelliitin kuualuksia varten

Kiinan kuulinkkisatelliitti
Jari Mäkinen

Jos kaikki sujuu suunnitelman mukaan, nousee raketti lentoon Kiinasta nyt keskiyöllä ja lähettää avaruuteen ainutlaatuisen laitteen: tietoliikennesatelliitin, jonka tehtävänä on välittää tietoja Maahan myöhemmin tänä vuonna Kuuhun laskeutuvalta kiinalaisalukselta. Luppoaikanaan satelliitti tekee tähtitieteellisiä havaintoja.

Vuonna 2013 Kiina lähetti Kuun pinnalle Chang'e 3 -laskeutujan ja sen mukana pienen, sympaattisen kuukulkijan, Yutun. 

Myöhemmin tänä vuonna – mahdollisesti jo heinäkuussa – kiinalaiset laukaisevat Kuuhun uuden samanlaisen kaksikon. Chang'e 4 on käytännössä edellisen lennon toisinto, paitsi että nyt laskeutumispaikka tulee olemaan haastavampi: alus koetetaan saada Kuun etelänavan luona olevaan kraatteriin, joka on halkaisijaltaan 180 kilometriä.

Tämä Von Kármán -kraatteri on kiinnostava, koska sen pohjalta on havaittu paljon rautaoksidia ja toriumia. Siellä saattaa olla myös vesijäätä. Kraatteri on todennäköisesti myös eräs vanhimmista Kuun pinnanmuodoista.

Ongelmana on kuitenkin se, että kraatteri sijaitsee Kuun takapuolella. Kuuhan kääntää koko ajan saman puolensa kohti Maata, koska Kuun pyöriminen on lukittunut vuorovesivoimien vuoksi. Laskeutuja ei voi siksi olla suoraan yhteydessä Maahan, joten radiolinkkiä varten tarvitaan erityinen tietoliikennesatelliitti, joka sijaitsee sellaisessa paikassa, mistä on suora linja niin Maahan kuin laskeutumisalueellekin Kuun pinnalla.

Queqiao -nimen saanut linkkisatelliitti ohjataan Maan ja Kuun systeemin niin sanottuun toiseen Lagrangen pisteeseen. Ranskalaismatemaatikko Joseph-Louis Lagrangen vuonna 1772 laskemat pisteet ovat kohtia, joissa taivaankappaleiden vetovoimat yhdessä keskipakoisvoiman kanssa saavat aikaan sen, että pisteessä oleva alus pysyy lähes paikallaan.

Maan ja Kuun Lagrangen piste 2 on noin 64 000 kilometriä Kuun takana Maasta katsottuna, ja koska Queqiao käytännössä kiertää avaruudessa tuota pistettä, pystyy se välittämään kätevästi signaaleita lennonjohdon ja Kuun takapuolella olevan laskeutujan välillä.

Queqiao laukaistaan matkaan Pitkä Marssi 4C -kantoraketilla Xichangin satelliittilaukaisukeskuksesta Sichuanin maakunnasta Kiinan keskiosissa. Laukaisu on tarkoitus tehdä maanantaina aamulla kello 5.28 paikallista aikaa, eli Suomen aikaa maanantain puolella klo 00.28.

Chang'e 3 Yutu-kulkijan kuvaamana.

Silkkimatoja Kuuhun!

Chang'e 3:n näköinen Chang'e 4 on kiinnostava lento monessakin mielessä. Ensinnäkin se on ensimmäinen laskeutuminen Kuun takapuolelle ja myös ensimmäinen erittäin kiinnostavalle eteläiselle napa-alueelle. Se on järjestyksessään 20. laskeutuminen Kuun pinnalle ja jo toinen Kiinan tekemä laskeutuminen Kuuhun.

Laskeutujan mukana on paljon jo huomiota herättänyt pieni kapseli, jonka sisällä on silkkimatoja. Tarkoituksena on tutkia niiden elämistä Kuun pinnan olosuhteissa – toisin tietysti ilmaa sisältävän kapselinsa sisällä.

Mukana on jälleen myös pieni kulkija, joka tulee kuvaamaan ja tutkimaan laskeutumisaluetta muutaman sadan metrin säteellä.

Chang'e 4 on myös tärkeä askel kohti seuraavaa kiinalaislaskeutumista Kuuhun: Chang'e 5 -lennon on tarkoitus tuoda ensi vuonna viisi kiloa painava näyte Kuusta Maahan. Lento on myös teknisesti erittäin haastava ja kiinnostava, joten se on tieteellisen merkityksensä lisäksi osoitus Kiinan avaruustekniikan korkeasta tasosta.

Lento on periaatteessa samanlainen kuin oli neuvostoliittolaisen Luna 24:n näytteenhakulento vuonna 1976.

Kiinan tarkoituksena on lähettää ihmisiä Kuuhun vuoteen 2030 mennessä.

Harakoiden siipien silta

Kiinan kuualukset on nimetty kansantarinoiden mukaan. Siinä missä Chang'e on kiinalaisten Kuun jumalatar ja Yutu oli "kuukaniini", on Queqiao "harakoiden silta" ja se viittaa paitsi tietoliikennesiltaan laskeutujan ja maa-aseman välillä, niin myös tarinaan: tietotoimisto Xinhuan mukaan harakat tekevät kuukalenterin seitsemännen kuukauden seitsemäntenä yönä siivillään sillan, jotta Taivaiden jumalattaren seitsemäs tytär, Zhi Nu, voisi kulkea taivaalla olevan Linnunradan ylitse tapaamaan aviomiestään.

Queqiaolla on myös konkreettinen yhteys Linnunrataan, sillä sen mukana on hollantilaisten Astronin tekemä radiotutkimuslaite, NCLE (Netherlands Chinese Low-Frequency Explorer). Työhön ovat Alankomaiden puolelta osallistuneet myös Dwingeloon radio-observatorio, Nijmegenin yliopisto ja Delftissä oleva avaruusyhtiö ISIS.

Laite (kuvassa yllä) havaitsee hyvin matalia radiotaajuuksia, joita ei voida ottaa vastaan Maassa, koska ilmakehä ei päästä kunnolla lävitseen alle 30 MHz taajuudeltaan olevia sähkömagneettisia aaltoja. Kiinnostavaa laitteessa on myös se, että se voi ottaa vastaan matalia taajuuksia hyvin laajalla aallonpituuskaistalla. Tähtitieteilijät saavat radiolaitteellaan muun muassa lisätietoja maailmankaikkeuden alkuajoista sekä aurinkotuulesta.

Samalla kuukyydillä lähtee matkaan myös kaksi pientä kiinalaista radiotutkimussatelliittia, Longjiang-1 ja Longjiang-2.

Queqiao ei ole ensimmäinen Kiinan lento kauas Kuun radan ulkopuolelle. Chang'e 5-T1 testasi Chang'e 5:n laskeutumiskapselin toimintaa lokakuussa 2014 tekemällä koukkauksen Kuun ympäri ja palaamalla sieltä kovaa vauhtia takaisin Maahan.

*

Kuvat: Kiinan avaruushallinto, Kiinan tiedeakatemia ja Radboud Radio Lab / ASTRON / Albert-Jan Boonstra

Jutussa ollutta laukaisuaikaa on täsmennetty illalla, kun lisätietoja tarkasta ajankohdasta saatiin.

Marsia kohti lentävä nanosatelliitti otti upean kuvan maapallosta

Kuva maapallosta ja Kuusta MarCO-B:n oittamana
Jari Mäkinen

Maapallo on pieni planeettaa suuressa, tyhjässä ja kylmässä avaruudessa. Monet toki tietävät tämän, mutta sen näkeminen on aina yllättävää. Kohti Marsia lentävä pieni MarCO-luotain otti kuvan Maasta ja Kuusta, ja kuva on yksinkertaisuudessaan kaunis.

Kaksi ammoisen videonauhurin kokoista nanosatelliittia laukaistiin toukokuun 5. päivänä kohti Marsia. Ne lähetettiin matkaan Nasan InSight-laskeutujan kanssa samalla raketilla ja nyt ne lentävät lähes samanlaisella radalla laskeutujan kanssa kohti punaista planeettaa.

Ne olivat 9. toukokuuta jo miljoonan kilometrin päässä Maasta, jolloin toinen niistä, MarCO-B, nappasi tämän kuvan.

Kuvassa näkyy oikealla avattuna oleva antenni auringonvalossa ja vasemmalla luotaimen lämpösuojaa. Keskellä mustaa avaruutta on yksi selvä piste: maapallo.

Pienen pisteen luona, sen alapuolella vasemmalla on heikompi ja pienempi piste, Kuu.

Kuva tuo mieleen Voyager 1 -luotaimen vuonna 1990 ottaman kuvan, joka tunnetaan nyt nimellä "pale blue dot", eli "valju sininen piste".

Tuon kuvan teki tunnetuksi luotaimen tutkijaryhmään kuulunut Carl Sagan, joka myös ehdotti alun perin sen ottamista. Hän näytti sitä aina osoittamaan kuinka pieni ja vaatimaton oma planeettamme on – vaikka meistä se tuntuu niin suurelta. Meille Maa onkin toki tärkeä, mutta harva tulee ajatelleeksi, että se on itse asiassa kuin avaruusalus, jonka pinnalla elämme avaruudessa.

Siinä missä Voyager 1 otti kuvansa kaukoputkimaisella kamerallaan läpi noin kuuden tuhannen miljoonan kilometrin päästä, oli MarCO:n etäisyys "vain" miljoona kilometriä ja se käytti laajakulmalinssiä.

MarCO-luotaimet

MarCO-luotaimet (Mars Cube One) tekivät kuvan ottamista edeltävänä päivänä 8. toukokuuta ennätyksen, koska silloin niistä tuli kauimmaksi Maasta koskaan lähetetyt nanosatelliitit.

Ne perustuvat nykyisin hyvin suosittuun Cubesat-formaattiin ja ovat hyvin samanlaisia kuin esimerkiksi suomalainen Aalto-1 -satelliitti. MarCO:t ovat tosin kaksi kertaa suurempia, niin sanotusti kuuden yksikön cubesateja.

Tarkalleen ottaen MarCO:jen rungot ovat kooltaan 36,6 x 24,3 11,8 cm. Avaruudessa niiden kyljistä ponnahti auki aurinkopaneelit ja suuri levymäinen yhteydenpitoon käytettävä antenni.

Suurin osa nanosatelliiteista kiertää maapalloa alle 800 kilometrin korkeudessa. Nyt aikomuksena on testata niissä käytetyn tekniikan toimivuutta planeettainvälisessä avaruudessa. Koska keskenään samanlaiset MarCO:t eivät kierrä nyt maapalloa, vaan ovat matkalla kohti Marsia, niitä on satelliitti-sanan sijaan parempi kutsua luotaimiksi. 

Maa on tässä piirroksessa suhteettoman suuri: oikeasti Marsista katsottuna Maa on vain piste taivaalla.

InSight laskeutuu Marsiin, mutta MarCO:t lentävät Marsin ohi. Ne tarkkailevat laskeutujan asettumista Marsin pinnalle avaruudesta, mutta InSight ei luota niihin laskeutumisensa aikana – Marsia kiertävä Mars Reconnaissance Orbiter välittää tietoja Maahan. Jos pikkuiset luotaimet toimivat kuitenkin hyvin, voitaisiin tulevaisuudessa planeettaluotaimien kanssa lähettää tällaisia pieniä apuluotaimia, ja joissakin tapauksissa koko lento voitaisiin tehdä tällaisella pikkuluotaimella. Ne kun ovat edullisempia tehdä ja lähettää matkaan.

Seuraava MarCO-luotaimien merkkipaalu on myöhemmin tässä kuussa, kun ne tekevät ratakorjauksen. Vastaavaa ei ole koskaan aikaisemmin yritetty nanosatelliitilla.

Myös Suomessa on suunniteltu planeettalentoon sopivaa nanosatelliittia.

Reaktor Space Lab on tehnyt hahmotelman asteroidia tutkivasta laitteesta, joka perustuisi cubesat-formaattiin ja joka käyttäisi VTT:n kehittämää pientä hyperspektrikameraa asteroidin kuvaamiseen.

Tämä ASPECT-niminen laite olisi lentänyt Didymos -asteroidin luokse Euroopan avaruusjärjestön AIM-luotaimen (Asteroid Impact Mission) mukana. Valitettavasti AIM peruutettiin joulukuussa 2016, mutta sen idea elää edelleen ja myös suomalainen planeettatutkimuscubesat saattaa saada vielä uuden mahdollisuuden.

Nyt on aika bongata kevään viimeiset tähdenlennot

Markus Hotakainen

Yöt ovat jo kovin valoisia ja pilkkopimeyttä on hädin tuskin enää etelärannikollakaan. Jos sää sallii, kannattaa silti tähyillä tovi keväiselle yötaivaalle.

Lyyran tähdistön suunnasta sinkoilee näinä päivinä – tai öinä – tähdenlentoja eli meteoreja. Niitä on näkynyt harvakseltaan jo huhtikuun puolivälistä, mutta eniten niitä voi nähdä parina seuraavana yönä.

Kovin mahtavaa näytelmää lyridien meteoriparvi ei tarjoa, sillä maksimissaankin tähdenlentoja sujahtelee vain kymmenkunta tunnissa. Toisinaan aktiivisuus voi kuitenkin yllättäen kasvaa, mutta sitä on mahdoton tietää etukäteen.

Parven meteoreja aiheuttavat pölyhiukkaset ja kivensirut ovat peräisin jaksollisesta Thatcherin komeetasta, joka kiertää Auringon soikealla radallaan kerran 415 vuodessa.

Lyridien vaatimattomaan aktiivisuuteen vaikuttaa parven ikä, sillä ensimmäiset merkinnät lyrideistä ovat Kiinasta jo 600-luvulta ennen ajanlaskun alkua. Komeetasta irronnutta ainesta on avaruudessa vain hyvin harvakseltaan.

Aika ajoin Maa kulkee kuitenkin pölyvanan tiheämmän kohdan läpi ja silloin tähdenlentoja näkyy huomattavasti tavallista enemmän. Esimerkiksi 1800-luvun alussa lyridien maksimissa meteoreja suihki taivaalla noin 700 tunnissa eli toistakymmentä minuutissa.

Jos uni ei maita ja taivas on pilvetön, parhaat mahdollisuudet lyridien näkemiseen ovat aamuyön tunteina. Silloin Lyyran tähdistö on korkealla ja kasvava Kuu on laskenut häiritsemästä loistollaan.

Kuva: ESO/S. Guisard

Leonardo da Vinci ratkaisi maatamon arvoituksen

Markus Hotakainen

Lähipäivinä kasvava Kuu on jälleen hyvin näkyvissä iltataivaalla – edellyttäen, että pilvet eivät peitä sitä taakseen. Kuten kansa ennen vanhaan lausui, silloin "vanha kuu on uuden kuun harteilla".

Kun Kuu laskee kohti läntistä horisonttia ja taivas hiljalleen tummuu, valaistuna näkyvän kapean kuunsirpin kupeella alkaa kajastaa himmeä kuvajainen Kuusta: maatamo.

Aikojen alusta taivaalle tähyävät lajitoverimme yrittivät pohtia, mistä oikein on kyse. Miksi sirppinä näkyvän Kuun pimeä puolikin erottuu himmeästi, mutta kun kuunsirppi lihoo, toinen puolisko katoaa näkyvistä?

Yleisnero Leonardo da Vinci selitti ilmiön 1500-luvun alussa. Codex Leicester -nimellä tunnetussa käsikirjoituksessa, jonka da Vinci laati vuosina 1506–1510, hän selittää, kuinka sekä Kuu että Maa heijastavat samalla tavalla auringonvaloa.

Uudenkuun aikaan Kuu on Auringon suunnassa, joten emme näe sitä ollenkaan. Jos Kuu on täsmälleen Auringon suunnassa, sattuu täydellinen auringonpimennys. Yleensä Kuu kuitenkin ohittaa Auringon sen ylä- tai alapuolelta.

Kuusta katsottuna on silloin "täysimaa" eli kiertolaisemme sysimustalla taivaalla näkyy kokonaan valaistu Maa. Se on aika lailla näyttävämpi spektaakkeli kuin täysikuu Maan taivaalla, sillä kotiplaneettamme läpimitta on melkein neljä kertaa suurempi kuin Kuun.

Pari päivää uudenkuun jälkeen iltataivaallemme ilmestyy kasvava kuunsirppi, mutta Kuusta katsottuna Maa on päinvastoin lähtenyt kutistumaan.

Melkein täytenä loistava Maa heijastaa kuitenkin pilvineen ja merineen yhä voimakkaasti valoa, joten Kuun pimeälläkin puolella on melko valoisaa, paljon valoisampaa kuin kirkkaimmankaan meikäläisen kuutamon aikaan. Siksi näemme Kuun pimeän puolen maatamona – ja tämän da Vinci siis oivalsi jo yli 500 vuotta sitten.

Kun Kuu illasta toiseen kasvaa, Kuusta katsottuna Maa vastaavasti pienenee. Kutistuvasta Maasta heijastuu päivä päivältä vähemmän valoa, joten maatamo himmenee. Huolimatta siitä, että Maa pysyttelee Kuun taivaalla lähes paikallaan.

Vastaavasti Maasta katsottuna Kuun valoisa osa kasvaa ja alkaa häikäistä niin, että maatamo ei senkään takia enää erotu, ei ainakaan paljain silmin. Viimeistään puolikuun eli Kuun ensimmäisen neljänneksen aikoihin maatamoa on käytännössä mahdoton erottaa paitsi hieman pidempään valotetuissa kuvissa.

Silloin myös Maa on Kuusta katsottuna puolikas. Pari viikkoa myöhemmin – kun siinä välissä on ollut täysikuu – on jälleen puolikuun aika. Kuu on viimeisessä neljänneksessä ja näkyy nyt aamupuolella taivasta.

Kuun yhä kutistuessa maatamo ilmestyy jälleen näkyviin, mutta nyt kapea kuunsirppi nousee aamuvarhaisella vähän ennen Aurinkoa. Siksi aamuinen maatamo jää usein huomiota vaille.

Kuvat: Markus Hotakainen, Codex Leicester

Maan vesi on Kuutakin vanhempaa

Markus Hotakainen

Vallitsevan käsityksen mukaan Kuu syntyi, kun muotoutumassa olleeseen Maahan törmäsi suunnilleen Marsin kokoinen kappale. Teoria on nyt saanut lisävahvistusta ja samalla alkaa selvitä Maan veden alkuperä.

Ennen kuulentoja Kuun synnylle oli kolme teoriaa. Se olisi irronnut vinhaan pyörivästä Maasta, se olisi Maan sieppaama kappale tai se olisi syntynyt samaan aikaan Maan kanssa samasta Aurinkoa ympäröineen kaasu- ja pölypilven tihentymästä.

Kun astronauttien Kuun pinnalta keräämät kivet saatiin laboratorioihin, kävi ilmi, että mikään näistä teoriasta ei pidä paikkaansa.

Tutkijat kehittivät uusien tietojen pohjalta hypoteesin, jonka mukaan muinaisen Maan ja vähän pienemmän kappaleen törmäys sinkosi avaruuteen ainetta, josta osa jäi Maata kiertävälle radalle ja kasautui lopulta Kuuksi.

Ongelmana on ollut se, että Maan ja Kuun koostumuksissa on kuitenkin sekä yhtäläisyyksiä että eroja. Jos nuoren Maan ja törmänneen kappaleen koostumukset ovat olleet hyvin erilaiset – kuten Aurinkokunnan planeettojen nykykuosin perusteella voisi olettaa – miksi Maa ja Kuu eivät ole yhtä lailla selvästi toisistaan poikkeavat.

Tutkijat ovat ratkaisseet ongelman olettamalla törmäyksen olleen niin raju, että kappaleiden aineet sekoittuivat lähes täydellisesti, jolloin ruhjoutuneen Maan ja avaruuteen sinkoutuneen materian koostumukset olivat jokseenkin identtiset. Nykyisin havaittavat erot Maan ja Kuun välillä olisivat seurausta myöhemmästä asteroidipommituksesta.

Richard Greenwoodin johtama ryhmä on tutkinut hapen isotooppijakaumia sekä Kuusta tuoduissa että Maasta kerätyissä näytteissä. Kuun kivissä ja Maan oliviinimineraalissa eroa ei käytännössä ole, mutta kuukivien ja meikäläisten basalttien välillä havaittiin hapen isotooppien pitoisuuksissa muutaman miljoonasosan suuruisia eroja.

Tutkijoiden mukaan havainto tukee käsitystä, että törmäyksen aiheuttama aineen sekoittuminen oli lähes täydellistä. Mitatut erot selittyisivät "loppusilauksella" (late veneer), myöhemmin Maahan osuneiden asteroidien ja meteoriittien tuomalla aineksella.

Isotooppimittausten tulokset viittaavat myös siihen, että suuri osa Maan vedestä oli planeetallamme jo ennen törmäystä, jonka seurauksena Kuu syntyi. Aiemmin on arveltu, että valtaosa vedestä olisi tullut "jälkitoimituksena" Maahan osuneiden vesipitoisten asteroidien ja komeettojen mukana. Greenwoodin johtaman tutkimuksen mukaan ainoastaan 5–30 prosenttia nykyisestä vedestä olisi peräisin näistä myöhemmistä kosmisista törmäyksistä.

Havainnolla, että Maa onnistui säilyttämään suuren osan vedestään tuhoisasta törmäyksestä huolimatta, saattaa olla merkitystä myös eksoplaneettojen elinkelpoisuuksia arvioitaessa.

Tutkimuksesta kerrottiin ScienceDaily-uutissivustolla.

Kuva: Michael Elser/University of Zurich

Katse taivaalle – Kuu on nyt komeimmillaan

Markus Hotakainen

Näinä päivinä kannattaa vilkaista ilta- ja yötaivaalla kumottavaa Kuuta. Näkymät ovat upeat.

Usein luullaan, että Kuu näkyy parhaiten täydenkuun aikaan. Silloin se on tietysti kirkkaimmillaan ja loistaa talvisin korkealla taivaalla.

Täydenkuun aikaan kiertolaisemme pinnalta ei kuitenkaan erotu kovinkaan paljon. Tummat "meret" eli valtavat laavatasangot toki, mutta kraattereita ei juuri lainkaan.

Paras aika Kuun vaihtelevien pinnanmuotojen katseluun kiikarilla tai kaukoputkella on puolikuun tietämissä. Silloin Aurinko valaisee Kuuta Maasta katsottuna sivusuunnasta, ja pimeän ja valoisan alueen raja eli terminaattori on Kuun keskivaiheilla.

Pikimustat varjot korostavat kraattereita, vuoria ja vuorijonoja sekä laaksoja ja kukkuloita. Jos malttaa katsella näkymiä vähän pidempään, Kuun pimeältä puolelta ilmestyy näkyviin vuorenhuippuja ja kraattereiden reunavalleja, joihin yhtäkkiä lankeaa kirkas auringonvalo.

Komeimmat maisemat avautuvat Kuun eteläisillä ylänköalueilla, joilla on kraattereita niin tiheässä, että ne menevät paikoin limittäin, lomittain ja päällekkäin.

Ylläolevassa kuvassa näkyvä Clavius on Kuun suurimpia kraattereita: sillä on läpimittaa 225 kilometriä. Ikää Claviuksella on noin neljä miljardia vuotta, mikä näkyy sen kohdalle myöhemmin osuneiden pienempien kraattereiden määrässä.

85-kilometrinen Tycho sen sijaan on nuorimmasta päästä. Se syntyi hieman yli 100 miljoonaa vuotta sitten. Jos dinosauruksilla oli hiukankaan kiinnostusta taivaallisiin asioihin, ne saattoivat nähdä kirkkaan leimahduksen, kun asteroidi iskeytyi Kuun pintaan ja sinkosi törmäyskohdasta kiviä ja pölyä eri suuntiin jopa 1500 kilometrin etäisyydelle.

Kuvat: Markus Hotakainen

SpaceX:n "vi**n iso raketti" aloittaa koelennot ensi vuonna – kohteina pian kiertorata, Kuu ja Mars.

BFR:t Kuussa taiteilijan näkemänä
Jari Mäkinen

SpaceX on ilmoittanut aloittavansa uuden jättisuuren rakettinsa, lempinimeltään BFR:n (Big Fucking Rocket tai siistimmin Big Falcon Rocket) koelennot ensi vuonna. Samalla uudelle raketille ollaan jo varaamassa rakennus- ja kuljetuspaikkona. Onko uusi aika alkamassa?

SpaceX ja sen perustajajohtaja Elon Musk ovat tunnettuja siitä, että he tekevät mitä lupaavat, mutta samalla aikataulut venyvät aika tavalla.

Niin on käynyt tähän mennessä oikeastaan kaikissa yhtiön hankkeissa, mutta lopulta yhtiö on päässyt Falcon 9 -raketeillaan asemaan, missä sitä voidaan eittämättä pitää maailman johtavana avaruuslaukaisijana.

Falcon 9:n tuorein lento oli järjestyksessään jo 50:s ja muutamista onnettomuuksista huolimatta sen luotettavuus on osoittautunut erinomaiseksi.

Falcon 9:n ja sen raskaan, vähän aikaa sitten ensilentonsa tehneen Falcon Heavyn ura näyttää tosin jäävän lyhyeksi, sillä yhtiö aikoo korvata ne sekä tulevan miehitetyn Dragon-aluksensa uuden version varsin pian aivan uudella, todella suurella avaruusaluksella.

Huhujen mukaan uuden avaruusaluksen prototyyppiä ollaan jo rakentamassa ja Muskin mukaan tekee ensilentonsa ensi vuonna.

BFR koostuu kahdesta osasta: alla olevasta kantoraketista sekä sen päällä olevasta avarusualuksesta. Kummatkin ovat uudelleenkäytettäviä.

Ensilento tosin on vain pieni avaruusaluksen – ei koko raketin – pomppaus muutaman kilometrin korkeuteen Teksasissa, ja tarkoituksena on yksinkertaisesti testata aluksen kykyä nousta ja laskeutua pystysuoraan sen omien rakettimoottorien avulla. 

Tärkeää näissä testeissä on se, että alus on suunniteltu nousemaan ja laskeutumaan pystysuoraan, ja siksi tätä ominaisuutta pitää testata kunnolla. Koska alus myös laskeutuu rakettimoottorien avustuksella, pystyy se toimimaan Maan lisäksi myös Kuussa ja Marsissa – kohteissa, minne alus varmasti tulee lentämään myöhemmin.

Muilla taivaankappaleilla homma hoituu kätevämmin kuin täällä maapallolla, koska niillä on pienempi painovoima.

Aluksen tarkoituksena paitsi viedä yksinkertaisesti rahtia avaruuteen, niin myös kuljettaa kymmeniä ihmisiä kerralla Marsiin, mutta tietysti se kykenee paljon muuhunkin. Sillä varmasti tullaan tekemään esimerkiksi kuulentoja.

Se on iso

BFR koostuu siis suuresta kantoraketista ja sen päällä avaruuteen saakka lentävästä avaruusaluksesta.

Kantoraketissa on 31 metaanilla ja nestehapella toimivaa Raptor- moottoria, jotka tuottavat lähes kaksi kertaa enemmän työntövoimaa yhdessä kuin kuuraketti Saturn V:n moottorit aikanaan.

Saturn V:n viisi F-1 -moottoria tuottivat noin 34 000 kN voimaa lentoonlähdössä; BFR:n moottorit tuottavat puolestaan noin 53 380 kN.

BFR:n kantorakettivaihe ja itse avaruusalus ovat yhdessä 106 metriä korkea yhdistelmä, jonka halkaisija on noin yhdeksän metriä. Alus pystyy kuljettamaan noin 150 tonnia tavaraa matalalle kiertoradalle Maan ympärillä ja satakunta tonnia Kuuhun.

Samalla alus on uudelleenkäytettävä: kuten Falcon 9:n ensimmäiset vaiheet nyt, palaavat BFR:n kantoraketit takaisin Maahan heti työnsä päätyttyä ja avaruusalukset lentonsa päätteeksi. 

Kriitikoiden mielestä alukset eivät voi olla kuitenkaan kannattavia taloudellisesti, koska uudelleenkäytettävyyden vuoksi niissä on laukaisun aikaan niin paljon laskeutumisen vaatimaa "ylimääräistä" ajoainetta (hapetinta ja polttoainetta), että laukaisun hinta tulee liian kalliiksi. Tosin tätä samaa sanottiin myös Falcon 9:n ensimmäisten vaiheiden palauttamisista, ja väite osoittautui vääräksi.

Jää siis nähtäväksi kuinka edullinen aluksesta tulee, mutta SpaceX:n laskelmien mukaan alus on paitsi teknisesti mahdollinen, niin myös taloudellisesti kannattava. Yhtiön mukaan BFR:n lento maksaa saman verran kuin yhtiön ensimmäisen raketin, pienen Falcon 1:n laukaisut viime vuosikymmenellä.

BFR voi tehdä avaruustoiminnalle saman kuin Jumbo-Jet lentomatkustamiselle – uusi aika alkaa, kun iso koko tuo mukanaan suuria säästöjä.

Lisäksi se olisi vallankumouksellinen siksi, että alus on kokonaan uudelleenkäytettävä. Se pystyisi lentämään kiertoradalle ja takaisin lähes lentokonemaisesti: noustaan ilmaan, viedään kuorma avaruuteen, palataan takaisin, tankataan ja lennetään uudelleen.

BFR vapauttaa rahtia avaruuteen

BFR:n avaruusalus voisi olla miehitetty tai automaattinen. ja se voisi tehdä (toiveikkaan ajattelun mukaan) ensilentonsa avaruuteen vuonna 2020. Mars-lennot voisivat alkaa (jälleen hyvin optimistisesti ajatellen) vuonna 2024. Kuulennot siinä välissä.

Yhtiön tarkoituksena on korvata 2020-luvun alusta alkaen kaikki sen nykyiset raketit (Falcon 9 ja Falcon Heavy) ja alukset (Dragonin eri versiot) BFR:llä. 

SpaceX on tiettävästi neuvottelemassa rakettien tekemiseen tarvittavista tiloista Los Angelesin läheltä Long Beachin satama-alueelta, sillä näin suurten rakettien ja avaruusalusten kuljettaminen maanteitse laukaisupaikalle Floridaan on käytännössä mahdotonta.

Ars technica -julkaisun mukaan kyseessä on suuri teollisuuskompleksi, jota tullaan käyttämään "suurien kaupallisten liikennevälineiden rakentamiseen ja käyttöön" ja tiloissa tullaan tekemään "tutkimus- ja kehitystyötä sekä todennäköisesti suorittamaan yleisiä tuotantotoimenpiteitä, kuten hitsaamista, komposiittien valmistusta, maalausta ja osien kokoonpanoa".

Määränpäänä Kuu: Orion vs. BFR

SpaceX on tehnyt aina lupaamansa ja kaikki merkit viittaavat BFR:n lentoihin varsin pian.

Silti toistaiseksi raketista saadut tiedot ovat pelkkää puhetta, kun taas toinen otsikoissa oleva avaruusalus, Orion, Nasan kumppaniensa tekemä ensimmäinen "oikea" kuualus sitten Apollojen on jo valmistumassa.

Itse asiassa Orion teki jo vuonna 214 ensilentonsa, tosin vajavaisena ja ainoastaan pikaisen menopaluu-lennon avaruuteen, ei kunnolla kiertoradalle – saati sitten Kuun luokse.

Tämänhetkisen suunnitelman mukaan nelipaikkainen Orion (kuvassa yllä) ja sen eurooppalaisvalmisteinen huoltomoduuli nousevat uusvanhalla SLS-raketilla ensilennolleen Kuun ympäri ensi vuonna. 

Alus on siis mitä suurimmissa määrin totta ja sen edistymistä on voitu seurata jopa tuskastuttavan tarkasti, kun Nasa on tiedottanut hankkeen pienimmistäkin edistysaskelista. Kokonaisuudessaan hanke on kärsinyt valtavasti Yhdysvaltain avaruuspolitiikan heilahteluista ja itse avaruusalus on pienentynyt ja lennot ovat lykkääntyneet.

Orionin hyvä puoli on se, että siitä on varmasti tulossa pätevä ja moniin erilaisiin lentoihin sopiva alus, mutta samalla se on jo nyt vanhentunut. Lisäksi suunnitteilla oleva kuulento-ohjelma on erittäin konservatiivinen ja ponneton, etenkin verrattuna SpaceX:n (hieman lennokkaisiin) suunnitelmiin.

Ammattiastronautit Kuuta kiertämässä Apollo-aluksen uudelleenlämmitetyllä versiolla voivat olla harmissaan, jos SpaceX:n avaruusalus suhauttaa noin vain Kuun pinnalle kymmenet turistit mukanaan. Ja jos Kuun pinnalle voidaan viedä turisteja, miksi ei myös kokonainen geologien kenttäretki?

Joka tapauksessa tämänhetkisen virallisen suunnitelman mukaan nyt avaruusasemayhteistyöhön osallistuvat (läntiset?) maat rakentavat Kuun kiertoradalle avaruusaseman, jonka tekeminen alkaisi vuonna 2023 ja se olisi valmis ensi vuosikymmenen loppuun mennessä.

Sitä voisi käyttää kauemmaksi avaruuteen suuntaavien lentojen valmisteluun ja lopulta asema voitaisiin lähettää kohti Marsia astronauttien kanssa.

Hankkeen nimi on Deep Space Gateway, eli "Syvän avaruuden portti", ja se on toistaiseksi vain hahmotelma eikä sille ole rahoitusta.

Sen sijaan aikomuksena on käyttää ensimmäisiä Orionin miehitettyjä lentoja aseman rakentamisen aloittamiseen ja toivoa, että rahaa saadaan kasaan tarpeeksi myöhemmin. 

Aivan ensimmäinen Orionin lento on toisin automaattinen: alus lentäisi vuoden 2019 alussa Kuun ympäri ja palaisi takaisin Maahan. Lento kestäisi 26–40 vuorokautta ja testaisi Orion-alusta ja sen huoltomoduulia perinpohjaisesti.

Seuraava lento olisi vuonna 2023 (siis neljän vuoden päästä miehittämättömästä lennosta!), jolloin mukana olisi neljä avaruuslentäjää, jotka viipyisivät kenties kolmekin viikkoa Kuun ympärillä.

Sitä seuraavia lentoja ei ole suunniteltu vielä tarkemmin, koska niihin ei ole rahoitusta.

Periaatteessa kuitenkin noin kerran vuodessa tehtävillä lennoilla rakennettaisiin nykyisen avaruusaseman tapaan lento lennolta useasta osasta koostuva asema, joka kiertäisi Kuuta ja olisi pitkiä ajanjaksoja kerrallaan miehitettynä. Lopullisessa asemassa olisi ainakin huoltomoduuli, asuinmoduuli, ilmalukko, varasto ja telakointiportti.

Jos kuitenkin SpaceX viilettää samaan aikaan suurella avaruusaluksellaan Kuun pinnalle saakka, on aika todennäköistä, että tähän viralliseen suunnitelmaan tulee muutoksia. Ei ole mitenkään mahdotonta, että Orion ja sen laukaisuun tehty avaruussukkulan tekniikkaan pitkälti perustuva SLS-raketti tullaan peruuttamaan parin lennon jälkeen.

Kannattaa myös muistaa se, ettei SpaceX ole yksin kehittämässä jättirakettia – vaikkakin se on suunnitelmissaan pisimmällä. Cape Canaveralissa rakennetaan jo tehdasta suurten, uudelleenkäytettävien New Glenn -rakettien valmistukseen ja kiinalaiset testaavat pian omaa jättiläistään, Pitkä marssi 9 -kantorakettia. 

Elämme jänniä aikoja!

Juttua on editoitu ja selkeytetty ensijulkaisun jälkeen.

Kuu jyräsi kirkkaan tähden

Markus Hotakainen

Tänään pimeän laskeuduttua moni saattoi kiinnittää huomion selkeällä pakkastaivaalla puolikkaan Kuun vasemmalla puolella kimmeltäneeseen tähteen.

Illan mittaan Kuu lähestyi tähteä ja hieman seitsemän jälkeen peitti sen taakseen. Härän tähdistön Aldebaran katosi toviksi näkyvistä.

Tällaiset tähdenpeitot eivät ole mitenkään harvinaisia, sillä yötaivaalla vaeltava Kuu peittää jatkuvasti tähtiä taakseen.

Useimmiten tähdet ovat kuitenkin melko himmeitä ja katoavat helposti Kuun loisteeseen. Aldebaran on taivaan 14. kirkkain tähti, joten se erottuu helposti aivan kiertolaisemme lähistölläkin.

Aldebaranin nimi on monin muiden kirkkaiden tähtien tavoin peräisin arabeilta. Tähden alkuperäinen nimitys Al Dabaran tarkoittaa "seuraajaa". Aldebaran nousee itäisestä horisontista niin ikään Härän tähdistöön kuuluvan Plejadien tähtijoukon jälkeen ja seuraa sitä illan ja yön mittaan taivaankannen poikki kohti läntistä taivaanrantaa.

Kuu näyttää liikkuvan taivaalla suunnilleen halkaisijansa eli puolen asteen verran tunnissa, joten ”kadonnut” Aldebaran ilmestyi melko pian uudelleen näkyviin Kuun valaistun puoliskon takaa.

Kuva: Markus Hotakainen

Tilaa aihepiirin kuu RSS-syöte