Jotta Maata havaitsevien satelliittien tuottamat kuvat ja keräämä tieto ovat luotettavia, täytyy satelliittimittauksia varmentaa Maan päällä tehtävillä mittauksilla. Esimerkiksi jos avaruudesta mitataan kosteutta tai hiilidioksidipitoisuutta, täytyy mittauksia näistä tehdä säännöllisesti myös alueella, jota satelliitti on tutkinut. 

Satelliittimittaukset kalibroidaan sitten paikan päällä tehtyjen mittausten kanssa.

Ilmatieteen laitos on tehnyt tällaisia mittauksia jo pitkään, ja näiden mittausten keskuspaikkana on yleensä toiminut Sodankylässä Tähtelän observatorioalueella sijaitseva Arktinen avaruuskeskus. Suomalaiset ovat osallistuneet myös mittauskampanjoihin muuallakin.

Tähtelässä sijaitsevat sekä Ilmatieteen laitos että Oulun yliopistoon kuuluva Sodankylän geofysikaalinen observatorio. Yhdessä nämä muodostavat varsin ainutlaatuisen tutkimuskeskittymän Lapissa.

Sodankylässä Ilmatieteen laitoksen pihalla on mm. kosteutta mittaavan SMOS-satelliitin maatutkimuslaitteita. Tätä lokakuussa 2024 kuvattua tötteröä on käytetty jo 15 vuoden ajan. Kuva: Jari Mäkinen

Superkeskus Suomeen

Euroopan avaruusjärjestön Maan havainnointiohjelman ohjelmajohtokunta kokousti viime viikolla Saariselällä. Johtokuntaa johtaa tällä hetkellä Maanmittauslaitoksen apulaispääjohtaja Jarkko Koskinen.

Kokouksessa julkistettiin päätös perustaa Euroopan avaruusjärjestön ja Ilmatieteen laitoksen yhteistyönä Arktinen satelliittien kalibrointi- ja validointikeskus (Arctic-Boreal Earth Science, calibration and validation supersite).

”Keskus nostaa Suomen avaruustoiminnan vaikuttavuutta kansainvälisesti huomattavalla tavalla ja luo kasvun edellytyksiä suomalaiselle avaruustoiminnalle ja -teollisuudelle sekä parantaa tieteellisen tiedon tasoa", sanoo Ilmatieteen laitoksen pääjohtaja Petteri Taalas Ilmatieteen laitoksen tiedotteessa.

"Uudet satelliittimenetelmät yhdessä maanpintahavaintojen kanssa tarjoavat nykyistä merkittävästi tarkempaa tietoa hiilidioksidin ja metaanin lähteistä ja nieluista. Ilmatieteen laitos pyrkii olemaan maailman johtavia toimijoita alalla”, 

Hiilidioksidin ja metaanin lähteisiin ja nieluihin liittyy suurta epävarmuutta. Satelliittien ja tarkkojen maanpintahavaintojen avulla on mahdollista saada nykyistä huomattavasti parempaa tietoa näistä.

“Keskuksen sijainti korkeilla leveysasteilla, ja sitä ympäröivät boreaaliset metsät edustaen laajempaa ympäri napapiiriä ulottuvaa metsä- ja tundraekosysteemiä, tekevät siitä ihanteellisen paikan Maata kiertävien satelliittiemme keräämän datan käyttökelpoisuuden varmentamisessa", sanoo Simonetta Cheli, ESAn Maan havainnointi -ohjelmien johtaja.

"Uusi kalibrointi- ja validointikeskus parantaa satelliittipohjaisen tiedon laatua ja edistää uusien, arktiseen alueeseen liittyvien palveluiden ja sovellusten kehittämistä. Tämä ei ainoastaan hyödytä ESAa ja lisää ymmärrystämme metsä-tundra-ympäristöstä, vaan tarjoaa myös suomalaiselle teollisuudelle mahdollisuuksia kehittää ja testata uusia ympäristön mittalaitteita ja teknologioita."

Mittauksia tehdään myös mm. torneista ja lentokoneista. Tässä Ilmatieteen laitoksen tornissa on kaksi ESAn Elbara -radiometriä, toinen tornin huipulla ja toinen maanpinnan tasolla. Näillä mitataan sitä, miten pohjoinen havupuumetsä ja pehmeä maa (etenkin lumen sulamisen aikaan) vaikuttavat L-kaistan radiosignaalin voimakkuuteen. Kuva: Ilmatieteen laitos via ESA

ESAn Maan havainnointi -ohjelman mittauskampanjapäällikkö Malcolm Davidsonin mukaan ESA aikoo lisätä kykyään kalibroida ja validoida mikroaaltoalueella toimivia ja satelliittimittalaitteita hyperspektrihavaintoja tekeviä satelliitteja. 

"Tämän jo olemassa olevan keskuksen laajentaminen ns. superkeskukseksi vahvistaa sen kykyä osallistua tuleviin lukuisiin mittauskampanjoihin. Sellaisia ovat muun muassa Copernicus Anthropogenic Carbon Dioxide Monitoring, Copernicus Imaging Microwave Radiometer, Copernicus Hyperspectral Imaging Mission, Copernicus Polar Ice and Snow Topography Altimeter, Radar Observing System for Europe at L-band ja Earth Explorer FLEX -kampanjat."

ESA pyrkii lisäämään läsnäoloaan jäsenmaissansa, ja ns. Superkeskukset ovat uusi tapa tähän. Sodankylän keskuksen julkistus osuu hyvin Suomen ESA-jäsenyyden juhlavuoteen; Suomi liittyi ESAn täysjäseneksi 30 vuotta sitten.

ESAlla on jo Suomessa ESA BIC Finland -yrityskiihdyttämö ja vastaperustettu Phi-Lab Finland -innovaatiokeskus, jotka toimivat yhdessä Aalto-yliopiston kanssa.

Mittalaitteita Sodankylässä Arktisessa avaruuskeskuksessa. Kuva: Jari Mäkinen

Hubble-avaruusteleskoopin ja Havaijilla sijaitsevan kymmenmetrisen Keck-kaukoputken havainnot paljastavat, että LEDA 1313424 -galaksiin on osunut toinen, pienempi galaksi. Kosmisessa aikaskaalassa törmäys on tapahtunut ihan äskettäin, vain noin 50 miljoonaa vuotta sitten.

Kolaroinnin seurauksena lempinimellä ”Napakymppigalaksi” tunnetun tähtijärjestelmän ympärillä ja sisällä on kaikkiaan yhdeksän samankeskistä rengasta. Sen lisäksi siitä kurkottaa ohut, mutta hyvin pitkä, noin 130 000 valovuoden mittainen kaasukieleke törmäyksen toiseen osapuoleen, kuvassa nuolella merkittyyn sinisävyiseen kääpiögalaksiin. 

Vastaavia rengasmuodostelmia tunnetaan muissakin galakseissa, mutta aiemmin tunnetuissa tapauksissa niitä on havaittu enimmillään kolme. Yhdeksän rengasta on siis uusi ennätys. 

Kuten uutisoimme (ensimmäisenä Suomessa) viime viikolla, on joulukuussa löytyneellä pienellä asteroidilla mahdollisuus törmätä maapalloon vuonna 2032. 

Asteroidi lensi läheltämme joulukuussa, jolloin aurinkokunnan pienkappaleita etsivä Atlas-havaintolaite äkkäsi sen taivaalta. Nyt 2024 YR₄ vipeltää poispäin, mutta se ohittaa meidät seuraavan kerran 17. joulukuuta 2028 ja palaa uudelleen vuonna 2032.

Tuolloin, 22. joulukuuta 2032, sen etäisyys maapallosta on epämuvavan pieni. Sen sijaintia tuolloin on toistaiseksi hyvin vaikeaa määrätä tarkasti, koska avaruuden mittakaavassa myös maapallo on varsin pieni kohde. Mitä enemmän havaintoja asteroidista saadaan, sitä paremmin sen rataa voidaan arvioida.

Hyvin todennäköisesti 2024 YR₄ ohittaa maapallon todella läheltä, mutta on myös mahdollista, että se osuu meihin. Viime viikolla todennäköisyydeksi laskettiin 1,2 %, mutta tuoreimman Euroopan avaruusjärjestön julkaiseman arvion mukaan todennäköisyys onkin 1,5 %.

Ero ei ole suuri, mutta suuntaa antava.

Samalla kappaleesta on saatu tarkempia tietoja. Asteroidin halkaisijaksi arvioidaan nyt 40 –90 metriä. Jos tällainen kappale törmäisi Maahan, se synnyttäisi pari kilometriä halkaisijaltaan olevan kraatterin ja saisi aikaan suurta paikallista tuhoa.

Mikäli törmäys tapahtuisi merellä, nousisi ilmaan valtava vesihöyrypilvi.

2024 YR₄:n aktiivista seurantaa jatketaan monin eri tavoin. Yhdystyneiden kansakuntien avaruusasiain neuvoa-antava toimintaryhmä SMPAG (Space Mission Planning Advisory Group) kokoontuu asian tiimoilta kevään kuluessa ja antaa toimintaehdotuksensa YK:n Ulkoavaruusryhmälle UNOOSAlle (joka on Yhdistyneiden kansakuntien yleiskokouksen organisaatio, jonka vastuulla on toteuttaa kokouksen määrittelemiä ulkoavaruuteen liittyviä toimintaperiaatteita).

Asteroidi on tällä hetkellä maapalloa mahdollisesti joskus uhkaavien asteroidien ja komeettojen listalla ensimmäisenä. Lista muuttu koko ajan, kun kappaleiden radoista saadaan tarkempia tietoja. Euroopan avaruusjärjestön NEOCC-koordinaatiokeskuksen lista on täällä.

Otsikkokuvassa on yhdistettynä maapallon horisontti Kansainväliseltä avaruusasemalta kuvattuna ja Rosetta-luotaimen ottama kuva asteroidi Šteinsistä, joka on nyt havaittua asteroidia olennaisesti suurempi. Kuvat: ESA ja Nasa.

Irlannissa ja Skotlannissa on parhaillaan hieman tuulista, mutta kovatkaan maanpäälliset tuulet eivät ole mitään verrattuna WASP-127b:n suihkuvirtauksiin.

Kansainvälinen tutkijaryhmä on tarkkaillut WASP-127b:n kaasukehää vuodesta 2016 alkaen, ja ryhmä julkaisi 20. tammikuuta Astronomy & Astrophysics -julkaisussa työnsä tuloksia. 

Tutkijat mittasivat ESO:n VLT:n CRIRES+ -spektrometrin avulla isäntätähden valon kulkua planeetan ylemmän ilmakehän läpi, jolloin he pystyivät päättelemään se koostumusta. WASP-127b:n kaasukehässä on selvästi vedenhöyryä ja hiilimonoksidia.

Kun näiden liikettä kaasukehässä pyrittiin selvittämään, olivat tulokset aluksi hyvin omituisia:  spektrissä oli kaksi huippua. Hyvin todennäköisesti kyse on doppler-siirtymästä, eli vesihöyry ja hiilimonoksidi liikkuvat kaasukehässä meitä kohden ja poispäin. 

Tämän voi selittää parhaiten kaasujättiläisen päiväntasaaja-alueella puhaltavilla , todella nopeilla suihkuvirtauksilla.

Lisa Nortmann, Göttingenin yliopiston tutkija Saksassa ja tutkimuksen pääkirjoittaja toteaa ESO:n tiedotteessa, että tuulen nopeus on 9 km/s eli noin 33 000 km/h). Kaasu virtaa planeetan kaasukehässä siis kuusi kertaa nopeammin kuin planeetta pyörii. 

"Tämä on jotain, mitä emme ole nähneet aiemmin," sanoo Nortmann. 

"Kyseessä on nopein koskaan mitattu tuuli. Vertailun vuoksi: nopein omassa aurinkokunnassamme mitattu tuuli on Neptunuksella, missä tuulen nopeus on 'vain' 0,5 km/s (1800 km/h)."

WASP-127b on kaasujättiläinen, joka kiertää yli 500 valovuoden päässä Maasta sijaitsevaa WASP-127 -tähteä. Todennäköisesti planeetta on vuorovesilukittu, eli se planeetta pyörii oman akselinsa ympäri samaa tahtia kuin se kiertää tähteään.

Planeetta on hieman suurempi kuin Jupiter, mutta on massaltaan vain murto-osa Jupiterista. 

Suihkutuulien lisäksi tutkijat havaitsivat, että planeetan navat ovat viileämpiä kuin muu planeetta. Tämä ei ole yllättävää, kuten ei myöskään pieni lämpötilaero aamu- ja iltapäiväpuolten välillä.

Jännää sen sijaan on se, että vain pari vuotta sitten eksoplaneetoista pystyttiin määrittämään juuri ja juuri niiden massa ja rata tähtensä ympärillä, mutta nyt tähtitieteilijät pääsevät mittaamaan monia yksityiskohtiakin niistä. Kuten selvittää niiden kaasukehässä olevia tuulia.

Toistaiseksi tarvittavat spektrometrit ja mittalaitteet ovat vielä niin suuria, että ne voidaan asentaa vain maanpäällisiin, suuriin teleskoopppeihin. Avaruusteleskoopeilla on monia etuja, mutta tässä suhteessa edes suuri JWST ei kykene lähellekään samaan havaintotarkkuuteen.

(Otsikkokuvassa on taiteilijan näkemys pilvien peittämästä WASP-127b -eksoplaneetasta. Kuva: ESO / L. Calçada) 

Tammikuun lopulla kaikkien planeettojen on joissakin medioissa kehuttu olevan ”suorassa linjassa”. Tyypilliseen tapaan siinä on mutkia vähän oiottu, sillä planeetat eivät suinkaan ole perätysten sen enempää Maasta kuin Auringostakaan katsottuna. Itse asiassa niin ei tule koskaan tapahtumaan. 

Ensinnäkin planeettojen kiertoradat ovat hieman kallellaan toistensa suhteen. Eivät paljon, vain joitakin asteita, mutta silti se tekee mahdottomaksi viivasuoran muodostelman. Jos kriteerejä väljennetään siten, että ratojen kallistukset otetaan huomioon, lähimmäs suoraa linjaa päästään, jos planeetat ovat 3,6 asteen sisällä. 

Kun täysikuuta katselee öisellä taivaalla, sen näennäinen läpimitta on noin puoli astetta. 3,6 astetta on siten seitsemän kertaa Kuun näennäistä läpimittaa suurempi kulma. Jos tulitikkurasiaa pitelee pystyssä käsivarren etäisyydellä, se peittää sivusuunnassa taivaasta suunnilleen saman kokoisen alueen. 3,6 asteen sisällä olevat planeetat jäisivät tikkuaskin taakse. 

Kaikkien planeettojen osalta ei kuitenkaan päästä edes tuohon tingittyyn 3,6 asteeseen. Jean Meeuksen vuonna 1997 ilmestyneessä klassikkokirjassa Mathematical Astronomy Morsels on laskelma, jonka mukaan kaikki planeetat asettuvat samalle linjalle 3,6 asteen tarkkuudella 396 miljardin vuoden välein. 

Espoon Otaniemessä on meneillään suomalaisen avaruusalan tämän vuoden kohokohta: Aalto-yliopiston organisoima Winter Satellite Workshop. 

Pienestä opiskelijoiden työpajasta alkanut tapahtuma on paisunut Pohjois-Euroopan suurimmaksi avaruusalan vuosittaiseksi kokoontumiseksi. Mukana on yli tuhat osallistujaa ympäri maailman.

Ensimmäisen kokouspäivän täyttivät institutionaaliset esitykset ja tapahtumat.

Tänä vuonna tulee kuluneeksi 30 vuotta siitä, kun Suomi liittyi mukaan Euroopan avaruusjärjestöön täysjäsenenä. Sitä ennen Suomi oli vähän aikaa liitännäisjäsenenä ja yhteistyö oli alkanut jo hieman aikaisemmin. 

Itse Euroopan avaruusjärjestö juhlii tänä vuonna 50-vuotista olemassaoloaan. Euroopan kantorakettikehitysjärjestö ELDO ja Euroopan avaruustutkimusjärjestö ESRO yhdistettiin Euroopan avaruusjärjestöksi vuonna 1975.

Tilaisuudessa julkistettiin kirjanen, missä muistellaan Suomen taivalta avaruuteen. Sähköisen julkaisun Suomi ESAn jäsen 30 vuotta, kolme vuosikymmentä yhteistyötä ja menestystarinoita lukea ja ladata itselleen täältä.

Suomen avaruustoimintaa koordinoivan Työ- ja elinkeinoministeriön Tero Vihavainen esitteli Otaniemessä myös Suomen uuden avaruusstrategian, joka määrittelee Suomen avaruustoiminnan vision ja päämäärät vuoteen 2030. 

Uuden strategian pääpilarit Tero Vihavaisen esityksen kalvolla. Strategiassa on paljon kauniita sanoja ja hyvät päämäärät, mutta se kaipaa konkretiaa. Strategia on saatavilla suomeksi, ruotsiksi ja englanniksi.

Strategian keskeisiä tavoitteita ovat "avaruuspalveluiden hyödyntäminen yhteiskunnan eri sektoreilla, avaruustoimintaympäristön kehittäminen, toimintakyvyn vahvistaminen ja kansainvälisen yhteistyön lisääminen". 

Se korostaa avaruustalouden merkitystä, turvallisuus- ja puolustuspoliittisia näkökulmia sekä huoltovarmuuden tärkeyttä.

Artemis-sopimukset

Kansainvälisesti kiinnostavin osa tiistain ohjelmaa oli kuitenkin Suomen liittyminen Yhdysvaltain johtamaan Artemis-sopimuksiin. Suomesta tuli 53. sopimuksiin mukaan tullut maa.

Kyseessä on joukko sitoumuksettomia monenvälisiä sopimuksia Yhdysvaltain hallituksen ja muiden maiden hallitusten välillä, jotka perustuvat YK:n vuonna 1967 tehtyyn ns. ulkoavaruussopimukseen, mutta laajentavat ja tarkentavat sitä.

Ne kehystävät yhteistyötä Kuun, Marsin ja muiden avaruudessa olevien taivaankappaleiden siviili- ja rauhanomaisessa tutkimuksessa.

Sopimuksilla on suora poliittinen yhteys Yhdysvaltain ja Nasan Artemis-kuuohjelmaan. Koska myös Kiina ja Venäjä keräävät myös maita tukemaan omia intressejään, tarkoittaa sopimuksiin mukaan meneminen myös selvästi sitä, että Suomi on valinnut puolensa poliittisesti.

Asettuminen Yhdysvaltain rinnalle on luonnollinen jatko viimeaikaiselle kehitykselle. 

Allekirjoittajina olivat Työ- ja elinkeinoministeri Ville Rydman ja Yhdysvaltain asianhoitaja Christopher Krafft. Nasan apulaisjohtaja Jim Free lähetti videotervehdyksen, mistä on jutun otsikkokuva.

Yhdysvaltain tuore hallintomuutos voi tuoda sopimuksiin lisäväriä, etenkin jos presidentti Trump tulee muokkaamaan voimakkaasti nykyistä Artemis-kuuohjelmaa. Laajempaan kehykseen tämä ei kuitenkaan vaikuttane, vaikka osuu kipeästi paljon tekniikkaa Artemikseen toimittaneeseen ja hankkeeseen muutenkin panostaneeseen Euroopan avaruusjärjestöön.

Ensimmäiset Artemis-sopimukset allekirjoitettiin 13. lokakuuta 2020, jolloin mukana olivat Australia, Kanada, Italia, Japani, Luxemburg, Yhdistyneet Arabiemiirikunnat, Yhdistynyt kuningaskunta ja Yhdysvallat. 

Ei roskaa!

Myös Euroopan avaruusjärjestö etsii kumppaneita, mutta hieman eri kulmalla. ESAn Zero Debris -julkilausuma, jonka mukaan avaruuden käytön tulisi olla täysin roskaamatonta vuoteen 2030 mennessä.

Valtioiden lisäksi ESA kutsuu mukaan yhtiöitä, tutkimuslaitoksia ja muita avaruutta käyttäviä tahoja, jotka sitoutuvat pyrkimään avaruuden roskaamisen vähentämiseen.

Ministeri Rydman allekirjoitti lausuman Suomen puolesta, ja lisäksi kuusi suomalaista avaruusalan toimijaa sitoutui myös toimimaan julkilausuman mukaisesti.

Suuri, puhallettava astronautti toivottaa Dipolin avaruuskokouksen osallistujia tervetulleeksi torstaihin iltaan saakka. Kokouksesta tulee vielä lisää juttuja sekä video Tiedetuubiin.