Syyskuun lopussa, 20.-27. syyskuuta pidetään Avaruustutkijoiden yhdistyksen (Association of Space Explorers) vuosikokous Tukholmassa, ja paikalle odotetaan ennätyksellisen suurta osanottajamäärää.

Yhdistys on eräs maailman valikoivimmista, sillä sen jäseniksi pääsevät vain avaruuslentäjät. Yhdistys pitää kokouksensa kerran vuodessa, yleensä näin syksyllä, jossain päin maailmaa, ja nyt koko astro- ja kosmonauttijoukko tulee Ruotsiin länsinaapurimme oman astronautin Christer Fuglesangin (oikealla) kutsumana.

Mukaan ilmoittautuneiden lista on jo varsin pitkä, ja mukana ovat muun muassa kuuluisa kanadalainen Chris Hadfield, italialainen Samantha Cristoforetti, Apollo-astronautit Rusty Schweickart ja Bill Anders, ensimmäinen avaruuskävelijä Aleksei Leonov ja esimerkiksi avaruusturisti Anousheh Ansari.

Tanskalaisastronautti Andreas Mogensen ei ennätä paikalle, sillä hän palaa takaisin Maahan lennoltaan nyt perjantaina, minkä jälkeen aikaa kuluu sopeutumisessa, lääketieteellisissä kokeissa, tutkimusten loppuunsaattamisessa ja lennon raportoinnissa.

Yhdistys on toiminut käytännössä koko avaruusajan ja se on kestänyt hyvin maailmanpolitiikassa olleet tuulet. Avaruudesta katsottuna ei maapallon pinnalla ole rajoja, ja eri maista sekä kulttuureista tulevia avaruuslentäjiä yhdistää kosminen kokemus, joka saa kotiplaneettamme näyttämään paitsi pieneltä, niin myös hauraalta.

Verrattuna aiempiin vuosiin ovat yhdistyksen kokoontumiset nyt avoimempia ja nytkin viikon aikana avaruuslentäjät pitävät runsaasti yleisötilaisuuksia sekä käyvät myös muissa paikoissa Ruotsissa. Mukana on muun muassa Linköping ja Småland.

Avaruuslentäjien kokoontumisesta ja sen tapahtumista on lisätietoa mm. kokoontumisen kotisivuilla ja sitä voi seurata twitterissä tunnuksella #100astronauter.

Myös Tiedetuubi palaa asiaan lähempänä.

Tanskalaisen ESA-astronautti Andreas Mogensenin lyhyt avaruuslento jatkuu tiivistahtisena. Päivä alkoi tänään erittäin hyvien tähtien alla, sillä hän pystyi ottamaan heti herättyään erinomaisen hyvän kuvan Tanskasta avaruudessa – on harvinaista, että lähes koko maa on pilvetön!

Perjantaina saavuttuaan Kansainväliselle avaruusasemalle tulokkaille esiteltiin aseman sisustaa sekä käytiin läpi turva- ja hätätilanneohjeita siltä varalta, että heidän aseallaoloaikanaan tapahtuisi jotain odottamatonta. 

Sen jälkeen ensimmäinen kiireellinen tehtävä oli siirtää kaikki Sojuz-aluksessa mukana olleet tarvikkeet ja rahtipaketit aseman sisätiloihin. Kiireisin paketti oli Maan päällä koehenkilöiltä otettuja verisoluja sisältävä näyte, joka piti asentaa mahdollisimman nopeasti Kubik-koelaitteeseen. Sen sisällä on pieni sentrifugi, joka saa aikaa keinotekoista painovoimaa. Laite oli laitettu jo valmiiksi ennen Sojuz-aluksen telakoitumista. Tämän Andreas teki yhdessä mukanaan asemalle saapuneen Sergei Volkovin ja siellä jo olleen Kimiya Yuin kanssa. Hetken päästä osa näytteistä oli sopivassa lämpötilassa painottomina ja osa sentrifugin sisällä pyörimässä ikään kuin painovoiman alaisuudessa.

Tämän jälkeen Andreas asettautui tilapäiseen majapaikkaansa aseman eurooppalaisessa Columbus-laboratoriomoduulissa  Koska hän on vain käymässä asemalla, ei hänelle ole omaa hyttiä, vaan hän asetteli tavaransa sekä makuupussinsa laboratorioon.

Ensimmäinen varsinainen koejärjestely alkoi yksinkertaisesti vaatteita vaihtamalla: Andreas laittoi päällensä piukan SkinSuit-kokeeseen kuuluvan vaatteen, jonka tehtävänä on vähentää painottomuuden kehoon aikaansaamia haitallisia muutoksia. Tai siis haitallisia siinä mielessä, että niistä on vaivaa takaisin Maahan palatessa. Olennaisin näistä on se, että painottomuudessa selkäranka pitenee, koska painovoima ei purista sitä lyttyyn. Tämä piteneminen saa aikaan paitsi kipuja ja päänsärkyä, niin myös tekee olon tukalaksi Sojuz-aluksens sisällä maahanpaluun aikana, koska sen istuimet on tehty avaruuslentäjän muodon mukaisesti. Piteneminen on otettu huomioon, mutta silti istuin voi osoittautua epämukavaksi. 

Ennen asun pukemista Andreasin pituus mitattiin tarkasti. Tässä oli apuna Scott Kelly, joka otti viikonlopun aikana aseman komentajan velvollisuudet kantaakseen.

Sitten oli vuorossa hieman vähemmän kiireisiä tehtäviä, kuten ensi joulukuussa avaruusasemalle saapuvan ESAn brittiastronautti Tim Peaken käyttöön tulevien salaattisiemenien laittaminen paikoilleen.

Andreas sai myös asemalla olleelta miehistöltä mieluisan lahjan: kolme pussilista jätevettä. Sitä tarvittiin viikonlopun aikana alkaneessa Aquamembrane-kokeessa, missä Andreas testaa uudenlaista vedepuhdistusmenetelmää.

Viikonlopun aikana Andreas jatkoi myös päivittäisten oloaan ja terveydentilaansa käsittelevien tutkimusten tekemistä sekä antoi näytteitä takaisin Maahan tuotavaksi.

Lennon julkisuudessa näyttävimmät TV-lähetykset tehtiin myös viikonloppuna ja Andreas muun muassa keskusteli suorassa ohjelmassa Tanskan pääministerin kanssa. Kuva tästä on alla ja lähetys on katsottavissa Tanskan yleisradioyhtiö DR:n sivuilta.

Törmääjillä on eroja – yleensä erittäin suuria sellaisia. Kaikki riippuu koostumuksesta ja tulokulmasta. Havainnollistetaanpa asiaa kahdella esimerkkiparilla.

1) Viron Saarenmaan taivaalla vilahti komea tulipallo noin vuonna 1500 eaa, tai niillä main. Avaruudesta saapunut murikka ehti hajota ilmassa ja levitä ennen törmäystä niin, että pinnalle tippui ainakin yhdeksän erillistä kappaletta. Niistä suurin räjähti voimakkuudella, joka vastasi Hiroshiman pommia (noin 20 TNT-kilotonnia). Maahan aukesi 110-metrinen kraatteri. Kaalin kraatterikentän synty oli komea tapahtuma, joka voi olla ikuistettuna niin virolaisten kuin suomalaistenkin vanhoihin mytologioihin. (Tai sitten se ei ole.)

2) Reilut kaksi vuotta sitten, helmikuussa 2013, Uralin taivaalla nähtiin jotain vastaavaa. Noin 20-metrinen asteroidi – suurempi kuin Viron kappale – kulki tulipallona yli taivaan ja räjähti yli 20 kilometrin korkeudella. Räjähdyksen voimakkuus oli noin 500 kilotonnia. Paineaalto vahingoitti Tseljabinskin kaupungin ja lähiympäristön kylien rakennuksia. Tuhansia ihmisiä loukkaantui, onneksi lähinnä lievästi. Etsinnöissä löytyi muutamia tuhansia kiloja meteoriittiainesta. Kraattereita ei syntynyt (ei, reikä jäässä ei sellaista määritelmää täytä).

Toinen erimerkkipari mittelee raskaammassa sarjassa.

3) Pyöreästi 50000 vuotta sitten Arizonan aavikolle tömähti avaruudesta hieman alle 50-metrinen asteroidi. Tämä räjähdys oli suuren vetypommin luokkaa, arviosta riippuen 3–10 TNT-megatonnia. Tuloksena syntyi Meteor Crater, eli Barringerin 1,2 km leveä ja 200 m syvä kraatteri. Varsin yleisesti myydyt Canyon Diablo -meteoriitit ovat peräisin juuri sieltä. Meteor Crater on yksi seudun suosituimmista turistikohteista.

4) Massiivisin esimerkkikivi tippui Keski-Siperiaan. Hieman yli sata vuotta sitten sinne humahti 50–150 metrinen kappale. Massa oli varovaisimmankin arvion mukaan pari kertaa Arizonan törmääjän veroinen, kenties jopa 8-kertainen. Tämä avaruusmurikka kuitenkin räjähti muutaman kilometrin korkeudella Tunguskan erämaan yllä 5–20 megatonnin voimalla. Paineaalto kaatoi puita yli 2000 neliökilometrin suuruiselta alalta, mutta muita jälkiä siitä ei juuri jäänyt. Kraatteria ei syntynyt, ja alueella tuskin enää nykyään huomaa mitään erikoista. Tähän päivään mennessä tapahtumaan ei ole onnistuttu varmasti liittämään ainuttakaan meteoriitinkappaletta, vaikka epäilyjä onkin useaan otteeseen ollut.

Miksi Saarenmaalla ja Arizonassa on tuhansia vuosia vanhat kraatterit, mutta Venäjän tuoreista tapahtumista ei jäänyt mitään pitkäkestoisia jälkiä? Venäjälle tippuneet kappaleethan olivat suurempia, ja energiakin oli suurempi!

Eron teki tiheys. Tunguskan kappale oli luultavimmin jäätä ja/tai kiveä ja Tseljabinskin taas varmasti kivinen, mutta Arizonan ja Viron kappaleet koostuivat tiivistä rauta-nikkeliseoksesta. Komeettajään tiheys on noin tonni kuutiota kohden, kivimeteoriitilla se on luokkaa 2000–3500 kg/m³, ja rautameteoriittien tiheys on 7000–8000 kg kuutiometrissä.

Tiheämpi kappale selviää ilmalennosta huomattavasti paremmin. Se ei hajoa niin helposti, ja se säilyttää nopeutensa paremmin.

Lisäksi sekä Tunguskassa että Tseljabinskissa kappaleiden tulokulmat olivat varsin viistot (30 ja 17 astetta). Ne joutuivat siis kulkemaan erityisen pitkän matkan ilmakehässä, ja altistuivat siksi suuremmille rasituksille kuin pystysuorempaan saapuva kappale. Rauta-asteroidien korkeuskulmasta taas ei tietystikään ole tarkkaa tietoa – mutta ainakin Barringerin tapauksessa se on laskettu pystymmäksi kuin Tunguskassa tai Tseljabinskissa.

Pienten asteroidien törmäyksissä koostumuksella on siis hyvin paljon merkitystä. Rautakappaleet pääsevät helposti pinnalle suurella nopeudella ja pääsevät tekemään näyttäviä kraattereita. Ne ovat kuitenkin yllättäen vähemmän vaarallisia kuin jää- ja kivimötikät. Ilmakehässä tapahtuva räjähdys nimittäin tekee pinnan tuntumassa eli ihmisen elinalueilla enemmän tuhoa.

Isompien asteroidien tapauksessa materialla ei sitten enää olekaan ihan niin paljoa merkitystä. Ei ole niin väliksi onko naapuripitäjään tippuva kilometrinen mötikkä tiivistä umpirautaa vai joku hötyisempi komeettaydin. Kumpikin pääsee pinnalle ja tekee karmeaa tuhoa.

Päivitys 6.9. klo 21.30: Viilattu sanamuotoja kraattereista, tiheyksistä, ja tiheyden vaikutuksista kappaleen selviämiseen.

Kirjoittaja valmistelee Suomen törmäyskraattereista kertovaa tietokirjaa. Projektin www-sivuilta julkaistaan kraattereihin, asteroideihin ja törmäyksiin liittyviä tekstejä, Twitter-tilillä ja Facebookissa myös uutisia aiheen ympäriltä. Osa teksteistä tullaan julkaisemaan myös Tiedetuubissa.

Otsikkokuva: Meteor Crater. Flickr / Steve Jurvetson

Tänä viikonloppuna on Helsingissä meneillään pieni, mutta kiinnostava ammattitapaaminen: pohjoismaisten planetaarioiden vuosikokous. Viitisenkymmentä henkilöä pohtii planetaarioihin liittyviä asioita ja katselee uusimpia planetaarioelokuvia Heurekassa sekä Helsingin Observatoriolla. Tiedetuubi on eräs kokouksen järjestäjistä, joten olemme luonnollisesti paikalla.

Pohjoismaissa on monia mainioita planetaarioita ja sellaisissa kannattaa piipahtaa aina uudessa kaupungissa käydessä. Erilaisia planetaarioita katsellessa myös huomaa sen suuren eron, mikä on paitsi esityksissä niin myös planetaariokalustoissa. Monissa paikoissa tehdään "livenä" esityksiä päivän tähtitaivaasta, ja toisinaan ne ovat varsinaista stand-up komiikkaa, jota säestää musiikki ja planetaarioprojektorilla suoritettu taivaallinen akrobatia.

Yleensä kuitenkin planetaarioissa keskipisteenä – ihan konkreettisestikin – on tuo planetaarioprojektori, siis laite, joka heijastaa tähdet ja taivaanilmiöt pallomaiselle katolle. 

Ensimmäisen nykyaikaisen planetaarion idean esittivät saksalainen tähtitieteilijä ja Heidelbergin observatorion johtaja Max Wolf ja Münchenissä sijaitsevan Deutsches Museum -museon perustaja Oskar von Miller vuonna 1913. He alkoivat kehittää sitä eteenpäin yhdessä Zeiss-optiikkayhtiön kanssa, ja yhtiön johtaja Walter Bauersfeld rakensi itse ensimmäisen projektorin, joka asennettiin Zeissin Jenassa, Saksassa, sijaitsevan tehtaan katolle viimein vuonna 1923. Sen ympärillä oli 16 metriä halkaisijaltaan ollut kupoli, jonka sisäpinnalle tähtitaivas heijastettiin.

Projektori vietiin saman vuoden elokuussa Deutsches Museumiin, mutta vain väliaikaisesti; sinne avattiin ensimmäinen, kunnollinen pysyvä, yleisölle avoin planetaario 7. toukokuuta 1925 – siis 90 vuotta sitten. Ja samassa paikassa museon ullakolla on edelleen planetaario.

Kuva: Zeiss-yhtiön planetaarioprojektori Berliinissä vuonna 1939 avatussa planetaariossa. 

Siitä tuli saman tien ikoni: lähes kaikki planetaarioprojektorit muistuttivat sitä aina viime vuosikymmeniin saakka. Zeissin lisäksi monissa planetaarioissa ympäri maailman on japanilaisen Minoltan tekemiä projektoreja (kuten Minolta MS-15 Särkänniemen planetaariossa Tampereella).

Otsikkokuvassa on Los Angelesissa olevan Griffith-observatorion planetaarion kompakti projektori, Zeiss Universarium, joka on samantyyppinen kuin Heurekan planetaarion alkuperäinen projektori. Sen versio IX lienee paras tällä hetkellä saatavissa oleva planetaarioprojektori.

Nyttemmin perinteisten optis-mekaanisten projektoreiden rinnalle ovat tulleet täysin sähköiset projektorit, jotka tuottavat kuvan samaan tapaan kuin videoprojektorit. Niillä pystytään heijastamaan myös helposti tähtien lisäksi kaikenlaista muuta kuvaa sekä tietokoneen reaaliaikaisesti luomaa grafiikkaa yhdistettynä erilaiseen videomateriaaliin, joten luonnollisesti monet planetaariot hankkivat nykyisen tällaisia projektoreja. Niiden ylläpito on myös edullisempaa kuin tuhansista liikkuvista osista ja linsseistä sekä lampuista koostuvien vanhantyyppisten projektorien.

Mutta silti suriseva, valojaan myös alaspäin tuikkiva ja robotin tapaan planetaarion keskellä liikkuva projektori on edelleen kokemus sinällään. Siksi monet planetaariot pitävät sellaisiakin edelleen käytössä. 

Täällä on hyvä listaus maailman parhaista planetaarioista. Täällä on puolestaan täydellinen listaus maailman planetaarioista.

Alla on Norjassa, Sandnesissa sijaitsevan Vitenfabrikkenin (Tiedetehdas) UMOE-planetaarion Zeiss Skymaster ZKP 4 -projektori. 

Andreas Mogensen, ensimmäisellä avaruuslennollaan oleva ESAn tanskalaisastronautti saapui nyt perjantaina aamupäivällä Kansainväliselle avaruusasemalle yhdessä Sojuz TMA-18M -aluksella olleiden Sergei Volkovin ja Aidyn Aimbetovin kanssa.

Kaksi päivää kestäneen matkalennon aikana ei kolmikosta nähty kuvia, mutta nyt asemalle saavuttuaan pitämässään lyhyessä videotilaisuudessa he näyttivät hyvinvoivilta. Etenkin Andreas oli kuvissa erittäin eläväinen, ja hän myös kertoi jo nauttivansa painottomuudesta.

"Kun raketin viimeisen vaiheen moottori sammui ja aluksen sisälle tuli painottomuus, se tuntui omituiselta. Parin tunnin ajan en tiennyt miten olla, mutta sen jälkeen totuin painottomuuteen hyvin ja nyt se tuntuu luontevalta."

Lennosta Sojuz-aluksella asemalle hän totesi, että sen aikana he lepäsivät, nukkuivat ja söivät, sekä tekivät ratamuutoksia. Hän ei maininnut lainkaan toiletissa käymistä, mikä Sojuzissa lennettäessä on kaikkein ikävintä, sillä aluksessa on ahdasta eikä siinä ole kunnollista käymälää. Voisi sanoa, että lennon aikana intimiteettisuoja ei ole aivan samalla tasolla kuin soisi.

Yleensä nykyisin nousu avaruusasemalle kestää vain kuutisen tuntia, mutta avaruusaseman hieman normaalia korkeamman kiertoradan vuoksi Sojuz joutui käyttämään nyt perinteistä, hitaampaa matkalentovaihetta.

Avaruusasemalta välittyneissä kuvissa hän näytti hieman paisuneelta ja punakalta, mutta se on normaalia, koska painottomuudessa veri jakaantuu ihmisen sisällä tasaisesti ja sitä on päässä enemmän kuin Maan päällä ollessa. Andreas on normaalistikin vaalea ja helposti punastuva, mikä tekee tilanteen vielä näkyvämmäksi.

Hän myös näytti selvästi nauttivan olostaan avaruusasemalla, sillä vaikka hän kiinnitti huomionsa kameraan, ei hän voinut olla vilkuilematta ympärilleen aseman Zvezda-modulissa, jonka sisältä tiedotustilaisuus lähetettiin. Sojuz-alus telakoitui siihen kiinnitettyyn venäläiseen Poisk-liitosmoduliin aamupäivällä klo 10:39 Suomen aikaa.

Tällä haavaa aseman sisällä on kaikkiaan yhdeksän avaruuslentäjää viidestä eri maasta. Tätä ennen näin paljon ihmisiä on asemalla ollut vuonna 2013. Sitä ennen kun avaruussukkulat vierailivat asemalla, oli hetkellisesti miehistöä jopa 13 henkilöä.

Tästä eteenpäin Andreasin lento etenee hyvin tiiviissä aikataulussa, sillä hän joutuu tekemään suuren osa lennolleen suunnitelluista tehtävistä nopeammassa aikataulussa kuin oli tarkoitus: kahdeksi vuorokaudeksi venynyt meno haukkasi odotettua enemmän jo sinällään lyhyestä kymmenpäiväisestä lennosta. Kerroimme lennosta tarkemmin aiemmassa jutussamme ja palaamme lennon tapahtumiin sen kuluessa.

Asemalle saapuminen sekä ensimmäinen tiedotustilaisuus ovat katsottavissa täällä. 

Andreas Mogensen, ensimmäisellä avaruuslennollaan oleva ESAn tanskalaisastronautti, on ollut nyt avaruudessa jo toista vuorokautta. Hänen, sekä samalla pienen Sojuz-aluksen hänen kanssaan jakavien Sergei Volkovin ja Aidyn Aimbetovin lento etenee täysin suunnitelman mukaisesti, ja he saapuvat huomenna klo 10:42 Suomen aikaa Kansainväliselle avaruusasemalle.

Katso suoraa lähetystä  täällä.

Heidän Sojuz TMA-18M -aluksensa telakoituu avaruusaseman Poisk-moduulin ja kunhan telakointisovittimen ilmatiiviys on valmistettu, avataan luukut Sojuzin ja avaruusaseman välillä noin klo 13:15 Suomen aikaa. Sekä telakoituminen että luukkujen avaaminen sekä miehistön saapuminen avaruusasemalle näytetään suorata NASAn ja ESAn nettitelevisioissa, ja kuva  välitetään myös täällä Tiedetuubissa – pohjoismaisen avaruuslentäjän saapuminen asemalle on sen verran iso juttu.

Koska avaruusasema on radallaan juuri nyt tavallista korkeammalla, kestää lento kaksi vuorokautta. Sen aikana Sojuz on tehnyt kolme polttoa rakettimoottorillaan, joilla rataa on säädetty sellaiseksi, että alus saapuu aikataulussa avaruusaseman luokse. Koska kantoraketti vei aluksen hieman suunniteltua korkeammalle kiertoradalle, on näitä ratamuutoksia sen mukaisesti hieman säädetty siitä millaisiksi ne kaavailtiin alun perin.

Ensimmäinen tapahtui eilen keskiviikkona lähes saman tien avaruuteen saapumisen jälkeen klo 11:17:29 Suomen aikaa. Silloin moottori toimi 46 sekuntia ja se nosti kiertorataa keskimäärin 40 km korkeammalle. Aluksen nopeus kasvoi 18.56 metriä sekunnissa.

Toinen ratamuutos tehtiin klo 12:11:06 Suomen aikaa ja silloin 24 sekuntia kestänyt rakettimoottorin poltto lisäsi nopeutta 9,32 m/s.

Näiden jälkeen miehistö alkoi vasta asettua taloksi aluksensa sisällä, avasi luukun kiertoratamoduuliin ja käynnisti aluksen hiilidioksidisuodattimet. He riisuivat laukaisun aikana päällään pitämänsä Sokol-painepuvut ja järjestelivät tavaroitaan. 

Tänään torstaina oli vuorossa kolmas ratamuutos. Se tehtiin klo 8:40:07 Suomen aikaa ja se lisäsi aluksen ratanopeutta 1,08 metrillä sekunnissa. 

Pientä lisäjännitystä päivään toi lähes samaan aikaan polton kanssa tapahtunut avaruusromun ohitus: japanilaisen raketin osa lipui aluksen ohi tuvallisen etäisyyden päästä ja oli lähimmillään Sojuz-alusta klo 11:38 Suomen aikaa. Aiemmin aamulla tehty ratamuutos vei alusta kuitenkin sen verran kauas romunkappaleesta, että aluksen rataa ei täytynyt muuttaa erikseen sen vuoksi.

Andreas on aloittanut jo tieteellisten kokeiden tekemisen, joskin rytmi ensimmäisenä kahtena päivänä on leppoisa: hänellä ja muilla on aikaa katsoa ulos ikkunasta ja totuttautua painottomuuteen. Eräs tutkimuksista koskee astronauttien ensimmäisinä avaruuteen saapumisensa jälkeen usein kokemaa päänsärkyä, joka johtuu siitä, että ihmiskeho lihaksineen ja hermoineen sopeutuu painottomuuteen – tai oikeastaan painovoiman puutteeseen. Esimerkiksi selkäranka pitenee useilla senttimetreillä, mikä saa aikaan niskajännitystä ja edelleen päänsärkyä. 

Toinen harmillinen asia avaruuteen saapumisen jälkeen on avaruussairaus, joka vaivaa vain osaa ihmisistä. Huomenna avaruusasemalle saapumisen televisiokuvissa voimme viimeistään nähdä miten Andreas on sopeutunut, sillä toisinaan avaruuslentäjät näyttävät kuvissa hieman pahoinvointisilta. Yleensä tuntemukset menevät ohi kuitenkin parissa päivässä ja sen jälkeen painottomuus tuntuu lähestulkoon vain hyvältä.

Avaruussää on ollut viime aikoina myös sen verran aktiivista, että Andreas on saattanut nähdä jo komeita revontulia: niitä on luvassa lisää täksi illaksikin.

Jos lento jatkuu ongelmitta, saapuu alus avaruusaseman lähistölle aamulla huomenna ja aloittaa automaattisen tutkalähestymisen klo 8:15 Suomen aikaa. Mitä lähemmäksi alus tulee asemaa, sitä hitaammin se lähestyy, ja lopulta se osuu aseman telakointiporttiin vain noin 10 cm/sekunnissa nopeudella, eli ei kävely- vaan ryömintävauhdilla.

Tähtien etäisyyksien tunteminen on yksi tähtitieteen keskeisistä asioista. Parhaan keinon mitata tähden etäisyys suoraan tarjoaa parallaksi. Kun tähden sijainti taivaalla määritetään tarkasti puolen vuoden välein – eli Maan ollessa kiertoratansa vastakkaisilla reunoilla – se näyttää liikkuvan kauempana olevien tähtien muodostaman taustan suhteen. Etäisyys saadaan laskettua yksinkertaisen trigonometrian avulla.

Ongelmana on, että parallaksikeinoa voi soveltaa vain suhteellisen läheisiin tähtiin. Tällä hetkellä maksimietäisyys on noin 1 600 valovuotta: sitä kaukaisempien tähtien liike on liian vähäistä mitattavaksi. Parallaksin avulla voidaan määrittää etäisyys ainoastaan miljoonasosalle Linnunradan kaikista tähdistä.

Gaia-satelliitin avulla mittaustarkkuus parantuu huimasti ja sillä päästään jo 30 000 valovuoteen saakka. Joulukuussa 2013 laukaistun satelliitin suururakka kestää noin viisi vuotta ja silloin tunnetaan tarkasti noin miljardin tähden etäisyys. Sekin on kuitenkin vain vaivainen prosentti kotigalaksimme tähdistä.

Vielä kaukaisempien tähtien etäisyys on määritettävä huomattavan epätarkoilla konsteilla, jotka perustuvat tähden lämpötilaa, gravitaatiota ja kemiallista koostumusta koskeviin malleihin. Niiden pohjalta voidaan arvioida todellinen kirkkaus ja havaitun kirkkauden perusteella laskea etäisyys. Tarkkuus ei kuitenkaan ole kuin 30 prosentin luokkaa.

Cambridgen yliopiston tutkijat ovat nyt kehittäneet menetelmän, jonka perustana ovat "tähtikaksoset". Eivät siis kaksoistähdet, vaan kaukana toisistaan sijaitsevat, mutta spektriltään identtiset tähdet. Kuudensadan tutkitun, spektrinsä puolesta tarkasti tunnetun tähden joukosta löytyi kaikkiaan 175 paria. Kussakin tapauksessa toisen tähden etäisyys oli määritetty jo aiemmin parallaksin avulla.

Tähtikaksosten etäisyyserot näkyvät suoraan niiden näennäisissä kirkkauksissa, joten etäisyys voidaan määrittää ilman tarkkuutta heikentäviä oletuksia. Uudella menetelmällä tehdyt mittaukset poikkesivat vain kahdeksan prosenttia parallaksimittausten tuloksista eikä tarkkuus heikentynyt kaukaisempienkaan tähtien kohdalla.

"Idea on todella yksinkertainen – niin yksinkertainen, että on vaikea uskoa, ettei kukaan ole tullut ajatelleeksi sitä aikaisemmin", ihmettelee tutkimusryhmää johtanut Paula Jofré Pfeil. "Mitä kauempana tähti on, sitä himmeämmältä se näyttää, joten mikäli kahdella tähdellä on identtiset spektrit, voimme laskea kirkkauseron avulla niiden etäisyydet."

Yhden tähden tarkassa spektrissä on liki 300 000 datapistettä, joten eri tähtien yksityiskohtainen spektrivertailu olisi hyvin työlästä ja aikaavievää. Siksi tutkijat päätyivät käyttämään vertailussa ainoastaan 400 spektriviivaa, jotka luonnehtivat parhaiten tähtien ominaisuuksia.

Seuraavaksi tutkijoiden on määrä laatia luettelo tähdistä, joiden etäisyys tunnetaan tarkasti, ja etsiä listatuille tähdille kaksosia, joille saadaan uudella keinolla määritettyä aiemmin  tuntematon tai huonosti tunnettu etäisyys.

Seuraavan sukupolven jättiläiskaukoputkilla pystytään mittaamaan miljoonien tähtien spektrit niin tarkasti, että niitä voidaan käyttää tähtikaksosmenetelmän apuna. 

Tutkimus julkaistaan Monthly Notices of the Royal Astronomical Society -tiedelehdessä.

Kuva: Carolina Jofré

Douglas Adamsin viisiosaisen klassikkotrilogian alkajaisiksi Ford Prefect ja Arthur Dent liftaavat tuhoutuvalta maapallolta Vogonien rakennuslaivaston komentoaluksen kyytiin. Tieteiskuvitelma alkaa kohta olla todellisuutta, joskin vain Aurinkokunnan mitassa. Eikä matkaajina ole elollisia olentoja, vaan pienkappaleita tutkiva robottiluotain.

NASA on kehittelemässä uutta "komeettaliftaria", joka lähtisi peukalokyytiläisenä komeetan tai asteroidin matkaan. Pelkkä sähköpeukalo – kuten Adamsin kirjassa – ei kuitenkaan riitä, vaan luotaimen on turvauduttava järeämpiin konsteihin: vaijerilla varustettuun harppuunaan.

Moneen kertaan käytettävä vaijerijärjestelmä korvaisi polttoaineen, jota tarvitaan kiertoradalle asettumiseen ja laskeutumiseen, joten tankkien tyhjenemisestä ei tarvitsisi olla huolissaan.

Kohdettaan lähestyvä luotain sinkoaisi harppuunalla varustetun vaijerin sen pintaan. Kelaamalla vaijeria sopivaan tahtiin ulos luotain jarruttaisi liikettään komeetan tai asteroidin suhteen.

Kun luotaimen ja kohteen nopeudet ovat yhtä suuret, luotain voisi kiskoa itsensä vaijerin avulla pinnalle ja "laskeutua" äärimmäisen pehmeästi – ilman pisaraakaan polttoainetta.

Seuraavaan kohteeseen luotain pääsisi sinkauttamalla itsensä vaijerin ja tutkimansa asteroidin tai komeetan liike-energian avulla matkaan.

"Liftaamalla olisi mahdollista käydä tutkimassa yhdellä lennolla useampaa, kenties viittä tai jopa kymmentä kohdetta joko asteroidi- tai Kuiperin vyöhykkeellä", laskeskelee Masahiro Ono, joka on kehitellyt uudenlaista avaruusmatkailua JPL:ssä (Jet Propulsion Laboratory).

Ongelmana on, kestääkö harppuuna kovan iskun asteroidin tai komeetan pintaan, ja saako vaijerista riittävän lujatekoisen tällaista tarkoitusta varten. Supertietokoneilla tehtyjen mallinnusten avulla tutkijat ovat kehittäneet "avaruusliftausyhtälön". Se kytkee toisiinsa vaijerin lujuuden, vaijerin ja luotaimen massasuhteen sekä tiettyä manööveriä varten tarvittavan nopeudenmuutoksen.

Tähän asti luotainlennoilla on tarvittu suuri määrä polttoainetta pelkästään siihen, että alus saa sovitettua nopeutensa kohteen nopeuteen. "Komeettaliftari ei vaadi kiihdyttämiseen ja jarruttamiseen lainkaan polttoainetta, sillä se käyttää hyväkseen kohteensa liike-energiaa", Ono toteaa.

Laskeutumisessa komeetalle tai asteroidille on keskeistä hidastaa vauhtia riittävästi, jotta se olisi turvallista. Siksi komeettaliftarin vaijerin täytyy kestää valtaisia jännityksiä ja suuria lämpötilanvaihteluja, kun se jarruttaa luotaimen liikettä. 

Laskelmien mukaan vaijerin tulisi olla 100–1 000 kilometriä pitkä, jotta tarvittavat ratamuutokset onnistuisivat. Se pitäisi olla edestakaisin kelattava, sietää rajuja nykäyksiä ja selvitä vahingoittumatta pienten meteoroidien iskuista.

Tällä hetkellä on olemassa jo kaksi materiaalia, jotka voisivat täyttää ankarat kriteerit: Zylon ja Kevlar. Jos matka-aikoja halutaan lyhentää tuntuvasti, nopeudenmuutokset ovat kuitenkin niin suuria, että mikään nykyisin tunnetuista materiaaleista ei kestäisi rasitusta. 

Piirustuspöydällä on jo suunnitelmia hiilinanoputkivaijereista ja timanttiharppuunoista, mutta ehkä tieteiskuvitelmat eivät sittenkään ole aivan vielä totta.

Kuva: NASA/JPL-Caltech/Cornelius Dammrich