Avaruus | Tiedetuubi

Jari Mäkinen

Viime torstai-illan komeettauutisten jälkimainingeissa julkaistiin tänään Nature-tiedelehdessä uusia, kiinnostavia Rosetta-luotaimen lähettämiä tietoja – tai jo niiden perusteella tehtyjä päätelmiä.

Tähtinä nyt ovat otsikkokuvassa olevat Eloi (vasemmalla) ja Arvid, kaksi erityisen jännittävää komeetasta irronnutta hiukkasta – niin jännittävää, että niille on annettu nimet.

Pölyhiukkasia on tutkittu COSIMA-mittalaitteella (COmetary Secondary Ion Mass Analyser), joka on yksi kolmesta Rosettan komeetan pölyä tutkivasta mittalaitteesta. Komeetta 67P/Churyumov-Gerasimenkosta irtoavaa pölyä on tutkittu siitä lähtien, kun Rosetta saapui sen läheisyyteen viime elokuussa.

Ensimmäisissä julkaistuissa tutkimuksissa on käyty läpi analyysejä, jotka kattavat viime vuoden elokuun ja lokakuun välisen ajan, jolloin Rosetta oli noin 30 kilometrin päässä komeetan pinnasta.

Ilmatieteen laitos, missä on tehty COSIMA:n ohjelmistot, osallistuu aktiivisesti tutkimuksiin, ja siten suomalaistutkijat ovat mukana myös nyt julkistetuissa artikkeleissa.

"COSIMA on pienoislaboratorio, jolla voidaan mitata yksittäisten pölyhiukkasten alkuainepitoisuuksia sekä mikroskoopilla kuvata niitä. Alkuaineiden perusteella voidaan määrittää, mitä mineraaleja komeetalta löytyy", kertoo Ilmatieteen laitoksen tutkija Johan Silen IL:n tiedotteessa.

Analyysien mukaan pölyhiukkaset olivat 'pörröisiä' eivätkä ne sisällä jäätä. Sen sijaan niissä on mineraalien ja orgaanisten aineiden lisäksi, paljon natriumia.

Tämä on ollut tutkijoille yllätys, koska natriumia on aiemmin havaittu ainoastaan komeettojen ionipyrstöissä. Isoimmat hiukkaset ovat hyvin hauraita ja särkyvät keräyksen yhteydessä helposti. Tästä havainnosta voidaan arvioida hiukkasten lujuusominaisuuksia.

Näiden "pörröisten" hiukkasten uskotaan olevan peräisin komeetan pinnalta, jonne ne kasaantuivat edellisellä kerralla, kun se ohitti Auringon vuonna 2009. Tällöin komeetan kaasupurkaukset eivät enää riittäneet puhaltamaan hiukkasia pois sen pinnalta. Tämä nyt komeetan pinnalla ollut viime ohituksen aine pyyhkiytyy nyt ensimmäisenä ylös komeetan pinnalta ensin sitä ympäröivään kaasu- ja pölykehään, komaan, ja sitten muodostamaan komeetalle sen pyrstön.

"Komeetan 67P pinnalla on paksu pölykerros, jota se vähitellen varistaa pois Aurinkoa lähestyttäessä", selittää Silen.

"Tulevat kuukaudet ovat siis hyvin mielenkiintoisia, kun näemme, mitä komeetan paksulle pölylle tapahtuu. Oletus on, että Auringosta tuleva energia kuitenkin jossakin vaiheessa puhaltaa pölyhiukkaset komeetan pinnalta, jolloin syntyy komeetalle tyypillinen pyrstö. Tällöin myös komeetan pinta paljastuu. Vähitellen aktiivisuuden laantuessa komeetan pölyä alkaa jälleen uudelleen muodostua. Näin COSIMAN tekemät havainnot auttavat ymmärtämään komeetan pölyn elinkaarta. Tulevat kuukaudet ovat siis jännittäviä, kun voimme reaaliajassa nähdä komeetan pyrstön muodostumisen".

Kuvan kaksi kiinnostavinta hiukkasta saatiin nalkkiin COSIMAn sisälle 25. – 31. lokakuuta 2014, kun luotaimen etäisyys komeetasta oli 10 – 20 km. Kumpikin hitunen on kuvattu kahdessa erilaisessa valaistuksessa: valo tulee ylimmäisissä kuvissa oikeasta, alimmissa vasemmalta. Kirkkautta on säädetty siten, että kuvista voisi päätellä helpommin hiukkasten koot. Eloi vasemmalla on noin 0,1 mm ja Arvid noin 0,06 mm.

Suomesta COSIMAn tutkimuksissa on mukana myös Tuorlan Observatorio ja Turun Yliopisto. Nyt julkaistun artikkelin kirjoittajiin kuuluva Turun Yliopiston tutkija Harry Lehto kirjoittaa komeettapölystä myös Ursan sivuilla olevassa blogissaan.

Kuva: COSIMA ennen asentamistaan Rosetta-luotaimeen. Se havaitsee komeetasta irtoavia pölyhiukkasia, joiden nopeus on jopa noin 360 km/h.

Markus Hotakainen

Tänään maanantaina Maan ohi viilettää asteroidi (357439) 2004 BL₈₆, eli tuttavallisesti 2004 BL₈₆. Etäisyys on pienimmillään 1,2 miljoonaa kilometriä eli noin kolme kertaa Maan ja Kuun välimatka. Avaruuden kivenmurikan kokoa ei tiedetä tarkasti, mutta kirkkauden perusteella sen arvellaan olevan noin 500 metriä.

Tällaisia ohituksia ei tapahdu kovin usein. Seuraavan kerran yhtä iso kappale ohittaa Maan läheltä 7. elokuuta 2027, jolloin noin kilometrin läpimittainen 1999 AN₁₀ tulee likimmillään 390 000 kilometrin eli suunnilleen Kuun etäisyydelle Maasta. Samainen asteroidi ohitti Maan läheltä myös vuonna 1946. Silloin etäisyyttä oli hieman alle miljoona kilometriä.

2004 BL₈₆:n löysi 30. tammikuuta vuonna 2004 tähtitaivasta koko ajan tarkkaileva LINEAR-robottiteleskooppi. Asteroidin kiertoaika Auringon ympäri on 1,84 vuotta, ja se kulkee soikealla radalla, jonka lähin etäisyys Auringosta on hieman maapallon rataa lähempänä (0,8967 AU) ja suurin etäisyys (2,108 AU) jotakuinkin asteroidivyöhykkeellä Marsin ja Jupiterin välissä. Tällä radallaan se tulee siten aina välillä lähelle maapalloa.

Nasan NEO-viraston (Near Earth Object Program Office) johtajan toimesta vastikään eläköityneen Don Yeomansin mukaan Maan lähiasteroideihin lukeutuva 2004 BL₈₆ tulee seuraavan kerran yhtä lähelle planeettamme aikaisintaan 200 vuoden kuluttua.

Ohituksia toki tapahtuu tätä ennenkin: seuraava suurikokoinen kappale, joka vilahtaa Maan vierestä, on 2014 YB_35, jonka rata kulkee 4 500 000 kilometrin (11,6 Maan ja Kuun välistä keskimääräistä etäisyyttä) päästä 27. maaliskuuta 2015.

Taivaanmekaniikan lakien mukaan ei ole pienintäkään mahdollisuutta, että mikään näistä osuisi Maahan.

Lähiohitus tarjoaa kuitenkin erinomaisen tilaisuuden tarkastella avaruuden pienkappaletta melko läheltä. 2004 BL₈₆:ta onkin havaittu jo aktiivisesti ja etenkin lähiohituksen aikaan sitä tutkitaan monin teleskoopein. Erityisen kiinnostavia nämä lähelle tulevat kappaleet ovat radioteleskooppien kannalta, koska niillä voidaan tehdä tarkkoja tutkahavaintoja. Niistä näkee hyvin esimerkiksi asteroidin muodon ja pyörimisliikkeen.

Eräs kiinnostavimmista tutkittavista asioista on myös yksinkertaisesti kappaleen koko, sillä toistaiseksi kirkkauden perusteella tehty arvio 2004 BL₈₆:n koosta on varsin epätarkka: asteroidi saattaa olla joko 300 metriä tai jopa kilometrin halkaisijaltaan.

Näkyvissä myös taivaalla – mutta ei paljain silmin

Asteroidin 2004 BL₈₆ voi yrittää nähdä myös harrastajavälinein. Hyvissä eli pilkkopimeissä olosuhteissa se voi näkyä kirkkaimmillaan jopa kiikarilla, mutta kaukoputkella sen erottaa melko helposti. Asteroidi on kuitenkin vain pieni valopiste, joten sen kulkureitti täytyy tietää tarkasti, jotta sen erottaa tähdistä.

Kun asteroidi on lähimpänä Maata maanantai-iltana kuuden jälkeen, se on vielä eteläisellä taivaanpallolla, mutta nousee illan ja yön kuluessa yhä pohjoisemmas (karttoihin merkityt kellonajat ovat UT-aikaa eli niihin on lisättävä kaksi tuntia, jotta saa Suomen ajan).

Kirkkaimmillaan asteroidi on 9. magnitudia, joten se ei ole häikäisevän kirkas, mutta erottuu ehkä helpoimmin juuri liikkeensä ansiosta. Lähimpänä ollessaan 2004 BL₈₆ vaeltaa taivaalla noin 2,7 asteen matkan tunnissa eli Kuun näennäisen läpimitan verran reilussa kymmenessä minuutissa. Myöhemmin yöllä se ohittaa hyvin läheltä Kravun tähdistön avointa tähtijoukkoa M44, joka tunnetaan myös nimillä Praesepe ja Seimi.

Helpoin tapa havaita ohilentoa onkin tehdä se tietokoneen välityksellä: muun muassa Virtual Telescope seuraa tapahtumaa reaaliaikaisesti.

Jari Mäkinen

Venusta kahdeksan vuoden ajan kiertänyt eurooppalaisluotain Venus Express on vaiennut. Viimeinen yhteys luotaimeen oli 19. tammikuuta.

On todennäköistä, että sen on syöksynyt pilvisen planeetan paksuun kaasukehään ja tuhoutunut – mutta tämä ei ollut mikään yllätys. Luotaimen polttoaine loppui jo joulukuussa uskaliaan ja vaarallisen ilmajarrutusmanöveerin jälkeen tehdyn ratamuutoksen aikana.

Polttoaineen määrää oli luonnollisesti seurattu tarkasti koko lennon ajan, joten kun viime keväänä tankin tiedettiin olevan jo aika tyhjillään, päätettiin luotaimella tehdä uskaliaita koukkauksia Venuksen kaasukehän yläosiin, koska näin sieltä saataisiin erittäin kiinnostavia mittaustietoja. Tähän uskallettiin ryhtyä luotaimen ollessa joka tapauksessa elinikänsä lopussa.

Samalla haluttiin testata luotaimen tekniikan toimintaa vaativissa olosuhteissa sekä mm. lämpötilojen muuttumista luotaimen sisällä lähiohitusten aikana. Venus Express kävi lähimmillään noin 130 kilometrin korkeudella planeetan pinnasta ja opetti paljon niin ilmajarrutuksen dynamiikasta, luotaimen tekniikan suorituskyvystä ja Venuksen kaasukehästä.

Kerroimme tästä vaarallisesta ilmajarrutusmanöveeristä tarkemmin 18. kesäkuuta jutussamme Koukkaus syvälle Venukseen.

Kuva: Piirros ilmajarruttavasta Venus Express -luotaimesta.

Luotain kesti paljon paremmin kuin uskallettiin toivoa, minkä lisäksi polttoainetta oli tempun jälkeen arvioitua enemmän jäljellä. Tankkien sisällön aivan tarkkaa määrää ei voida sanoa, joten polttoainemittarin näyttämä oli arvio, mutta menovettä oli selvästi vielä yllättävän paljon jäljellä.

Niinpä luotaimen rataa päätettiin nostaa jälleen korkeammalle, jotta se voisi jatkaa tutkimuksiaan uudelta, kaukaisemmalta kiertoradalta mahdollisimman pitkään. Lennonjohto teki siten suunnitelman ratamuutoksista, jotka piti toteuttaa 23.-30. marraskuuta.

Venus Express aloitti ratamanöveerit suunnitellulla tavalla, mutta marraskuun 28. päivänä se ei enää käyttänytkään moottoreitaan odotetulla tavalla. Lennonjohto menetti otteensa luotaimesta. Mitä todennäköisimmin polttoaine oli loppunut kesken polton.

Luotaimeen pystyttiin pitämään epäsaannöllisesti yhteyttä, mutta sitä ei voitu enää ohjata.

Koska se ei päässyt tavoitellulle kiertoradalle, jäi se kiertämään Venusta soikealla radalla. Aina radan Venusta lähimmässä osassa kaasukehä jarrutti luotaimen nopeutta, kunnes nyt lähes kahden kuukauden kuluttua, jatkuvasti alaspäin pudonneella radalla kiertämisen jälkeen, planeetta nappasi Venus Expressin huomaansa.

Yllä olevassa kuvassa on Venus Expressin viimeinen radioviesti. Se saatiin 18. tammikuuta noin klo 16 Suomen aikaa, kun luotaimen antenni osoitti suoraan kohti maapalloa.

Sen jälkeen 21. tammikuuta luotaimen radiosignaalin kantoaalto saatiin vähäksi aikaa kuuluviin, mutta viestissä ei ollut tietoa. Kun yhteys luotaimeen olisi normaalisti muodostunut seuraavan kerran 22. tammikuuta, ei siitä enää kuultu mitään.

Ratalaskelmien mukaan Venus Express oli 21. tammikuuta radalla, joka vei sen klo 17:56 Suomen aikaa vain 119,4 kilometrin korkeudelle planeetan pinnasta. Viimeistään silloin, tai kierrosta aikaisemmin tai myöhemmin, kaasukehän kitka hidasti sitä todennäköisesti niin paljon, että se syöksyi alas.

“Tiedämme vain sen, että emme saa luotaimeen enää yhteyttä”, sanoo Venus Express -lennon johtaja Patrick Martin pragmaattisesti. “Se voi olla edelleen kiertämässä Venusta, mutta emme kuule siitä mitään. Jatkamme sen kuuntelua kuitenkin vielä noin viikon ajan kaikelta varalta.”

Venuksen pikalinja

Venus Expressin virallinen tarina alkoi vuonna 2002, kun Euroopan avaruusjärjestö päätti sen tekemisestä. Se nimitettiin Venus Expressiksi, koska luotain oli käytännössä kuin kaksoiskappale Mars Express -luotaimesta.

Vaikka kumpikin Express käytti samaa perusrunkoa, niiden elektroniikka sekä työntövoimalaitteet olivat samanlaisia ja ne muistuttivat toisiaan hyvin paljon, ei Venus ole Mars, ja siksi suunnitelmiin piti tehdä pieniä muutoksia.

Aurinko kuumentaa luotainta Venuksen luona neljä kertaa enemmän kuin Marsissa, siellä ionipommitus on suurempi ja Venuksen painovoimakenttä on Marsin gravitaatiota suurempi. Siis luotaimeen piti saada marsilaiseen veljeensä verrattuna lisää lämpösuojausta, kestävämmät aurinkopaneelit ja enemmän polttoainetta mukaan. Ja tietoliikenteessä pitää lyhyempi välimatka (suurimmillaan vain 1,7 AU verrattuna Marsin kaukaisimpaan etäisyyteen 2,7 AU) sekä Venuksen sijainti aina lähempänä Aurinkoa taivaalla ottaa huomioon.

Kooltaan Venus Express oli noin 1,5 metriä kanttiinsa oleva kuutio, jonka aurinkopaneelien kärkiväli oli kahdeksan metriä. Laukaisun aikaan sen massa oli 1240 kg, mistä 570 kiloa oli polttoainetta ja ruhtinaallisesti 93 kiloa tutkimuslaitteita. Luotaimen tekemiseen osallistui 25 yhtiötä 14 Euroopan maasta; päävastuun laitteesta kantoi Astrium-yhtiön ranskalainen osa. Mukana oli myös suomalaista tekniikkaa, sillä samaan tapaan kuin Mars Expressissä, olivat Venuksen pikalinjan virranjakolaitteet Patrian valmistamia.

Venus-luotaimen mittalaitepakettiin koottiin seitsemän instrumenttia, jotka joko olivat Mars Expressin tai komeettaa parhaillaan tutkivan Rosettan varalaitteita, tai ne tehtiin Venuksen olosuhteet huomioiden samojen suunnitelmien perusteella.

Venuksessa kiinnostavimpia asioita ovat ilmakehä, planeetan plasmaympäristö sekä Venuksen tarkka kuvaaminen, joten mukana on kolme erilaista spektrometriä, ultravioletista infrapunaan näkevä kameralaitteisto, plasmamittari ja magnetometri. Lisäksi luotaimen ja Maan välistä radiolinkkiä voitiin käyttää hyväksi kaasukehän tutkimisessa, sillä signaalissa tapahtuvat pienet muutokset kertovat kaasukehän tiheydestä, lämpötilasta ja paineesta sekä pinnan muodoista ja sähköisistä ominaisuuksista.

Venus Express laukaistiin avaruuteen Baikonurin kosmodromista Sojuz-kantoraketilla 9. marraskuuta 2005 ja se saapui perille pilviplaneettaa kiertämään 162 vuorokautta kestäneen matkan jälkeen 11. huhtikuuta seuraavan vuoden puolella. Luotain asettui kiertämään uutta kotiplaneettaansa jännittävän 53 minuuttia kestäneen päämoottorin polton avulla.

Pari viikkoa kestäneiden ratamanöveerien sarjan jälkeen Venus Express alkoi tutkia uutta kotiplaneettaansa radalla, joka kiersi Venuksen kerran 24 tunnissa. Sen kaukaisin piste ylettyi 60 000 kilometrin korkeuteen ja läheisin piste liippasi 250 kilometrin päästä planeetasta.

Tarkoituksena oli alun perin tehdä havaintoja ainakin kahden Venuksen vuoden ajan, siis noin neljän Venuksen päivän ajan, eli jotakuinkin 500 Maan vuorokauden ajan. Vaikka monet uskoivat luotaimen jatkavan toimintaansa vielä tuon ajan jälkeenkin, harva tuskin tuli ajatelleeksi, että se päättäisi toimintansa vasta vuonna 2014 – siis kuusi vuotta pitempään kuin oli suunnitelmissa.

Lisätietoja Venus Express -luotaimesta ja sen keräämästä suuresta tietomäärästä on ESAn sivuilla.

Jari Mäkinen

Jo puolen vuoden ajan olemme odottaneet tarkkoja kuvia ja yksityiskohtaisia tietoja komeetta 67P/Churyumov-Gerasimenkosta, jota Rosetta-luotain on kiertänyt elokuun alusta alkaen. Luotain toki aloitti komeetan tutkimisen jo aikaisemmin lähestyessään tätä omituista kaksijakoista komeettaydintä.

Odotuksen aika oli ohitse eilen torstaina illalla, kun ensimmäiset tutkimustulosten perusteella tehdyt artikkelit julkaistiin tänään Science-lehden erikoisnumerossa. Niissä on jo huimaavia kuvia ja erittäin kiinnostavia tietoja, mutta kyseessä on vasta maistiainen: nämä artikkelit perustuvat Rosettan 11 eri instrumentin komeetan luokse saapumisen aikana ja vain vähän aikaa sen jälkeen keräämistä tiedoista. Tarkimmat kuvat ja Philae-laskeutujan tulokset ovat tulossa vasta myöhemmin.

Lisää tuloksia julkaistaan Nature-lehdessä ensi viikolla.

Samalla on julkaistu myös pitkään vain tutkijoiden käytössä olleita OSIRIS-kameran kuvia. Näistä on erimomainen galleria ESAn sivuilla.

Vaikka Rosetta ei ole ollut nyt uutisotsikoissa niin paljon kuin marraskuussa, kun sen laskeutuja Philae pomppi komeettaytimen pinnalle, on lento itse asiassa nyt erittäin jännittävässä vaiheessa.

“Rosetta elää käytännössä komeetan kanssa ja lähestyy sen mukana Aurinkoa”, selittää lennon tieteellinen johtaja Matt Taylor.

“Opimme koko ajan lisää komeetan käyttäytymisestä niin pitkän ajan kuluessa, kuin myös päivittäin – miten sen aktiivisuus kasvaa, kuinka sen pinta muuttuu ja millä tavalla se vuorovaikuttaa aurinkotuulen kanssa.”

“Jo nyt näiden muutaman kuukauden aikana olemme tulleet tutuiksi komeetan kanssa, mutta mitä enemmän ja enemmän saamme tietoja ja tutkimme komeettaa läheltä, sitä paremmin voimme selvittää sitä mistä se on peräisin ja kuinka komeetta oikeastaan toimii.”

“Chury” ja sen pinnanmuodot

Jo aiemmin julkaistut navigointikameran ottamat kuvat ovat näyttäneet komeettaytimen pinnan olevan täynnä jännittäviä yksityiskohtia, ja luotaimen tehokkaan OSIRIS-kameralaitteiston ottamat kuvat vain vahvistavat tätä ennakkokäsitystä. Pinta on erittäin monimuotoinen ja siellä oli jo puoli vuotta sitten käynnissä monia aktiivisia ilmiöitä.

Pienten yksityiskohtien lisäksi komeetan perusolemus tunnetaan nyt paremmin. Kaksiosaisen ytimen pienempi osa on kooltaan 2,6 × 2,3 × 1,8 km ja suurempi 4,1 × 3,3 × 1,8 km. Komeetan kokonaistilavuus on 21,4 kuutiokilometriä ja sen massa on 10 miljardia tonnia. Tästä voi laskea tiheydeksi 470 kg/m³.

Koska suurin osa komeetasta lienee hiekkaa, kiveä ja jäätä, joiden keskimääräinen tiheys lienee välillä 1500–2000 kg/m³, on varsin selvää, että ydin on rakenteeltaan varsin huokoisa. Sen sisällä on suuria höttöisiä alueita ja on mahdollista, että se ei koostu vain kahdesta selvästi erillisestä osasta, vaan nekin koostuvat itse asiassa vain klimpissä olevista palasista, joiden ulkopinta on tasoittunut ajan kuluessa.

Noin 70% pinnasta on kartoitettu tähän mennessä tarkasti ja vain ns. eteläisellä pallonpuolella olevat, toistaiseksi huonosti päivänvalossa näkyneet alueet ovat tuntemattomia.

Kuvista on voitu erottaa tähän mennessä 19 toisistaan poikkeavaa aluetta, joiden keskinäiset visuaaliset eroavaisuudet ovat selviä. Näille on annettu lennon perinteiden mukaisesti egyptiläiset nimet.

Nämä alueet koostuvat viidestä eri tyyppisestä pintatyypistä: pölypintaisesta, kirkkaasta kuoppia ja pyöreitä muotoja sisältävästä, laajoja painautumia sisältävästä, tasaisesta ja kivenkaltaisesta ikään kuin alta pilkottavasta “peruskalliosta”.

Alueet pohjoisella pallonpuolella ovat pääosin pölyn peitossa, koska muualtakin ytimeltä ylös nouseva kevyt aine näyttää putoavan pääasiassa sinne. Kun Aurinko lämmittää komeettaa, jää muuttuu vesihöyryksi, joka pakenee nopeasti ydintä ympäröivään ohueen kaasukehään, niin sanottuun komaan, sekä sieltä ulos avaruuteen. Tähän virtaan tarttuu mukaan myös kiviperäistä pölyä, mutta suurin osa siitä ei liiku niin nopeasti, että se karkaisi avaruuteen, vaan putoaa takaisin pinnalle. Ja nähtävästi tätä pudonnutta pölyä on enemmän juuri pohjoisessa.

Kuvissa näkyy myös halkeamia ja kuoppia, joista virtaa kaasua ja pölyä avaruuteen. Kaikkein aktiivisin alue pinnalla on kuitenkin kahden osan välissä oleva “kaula”, jonka tasaiselta pinnalta virtaa koko ajan ainetta ylöspäin. On vielä epäselvää onko kaula muodostunut siksi, että siitä on virrannut aikanaan paljon ainetta pois, vai onko kaula vain paljastanut alla olevia kerroksia, mistä lämpö irrottaa helpommin ainetta.

Pinnalta nouseva kaasuvirta on selvästi myös synnytänyt erikoisen näköisiä pinnanmuotoja. Jo aiemminkin ihmetystä herättäneet dyynit ja muut tuulen aiheuttamilta näyttävät piirteet johtunevat juuri tästä pölyä mukanaan kuljettavasta kaasuvirrasta.

Pölyä on pinnalla paikoitellen jopa metrien paksuudelta, ja nähtävästi se toimii myös eristeenä. Paikoissa, missä pölyä on selvästi enemmän, on alla oleva jää selvästi viileämpää, koska pöly estää Aurinkon lämmön tunkeutumista syvemmälle.

Siinä missä navigointikameran kuvista ei voinut nähdä paljasta jääpintaa lainkaan, on sitä selvästi havaittavissa VIRTIS-instrumentin ottamissa kuvissa. Nyt tutkimuksissa olevien kuvien resoluution on parhaimmillaan 15 metriä. VIRTIS on näkyvän valon ja infrapunaisen alueella toimiva kuvantava spektrometri, joka pystyy havaitsemään juuri jäätä erittäin hyvin. Sen havaintojen mukaan suurin osa pinnasta on pölyn peittämää, mutta siellä täällä on myös runsaammin jäätä sisältäviä alueita. Nämä ovat tyypillisesti tuoreita halkeamia tai rikkoontumia pinnalla, jolloin alla oleva materiaali on paljastunut.

VIRTIS on havainnut myös runsaasti hiilipitoisia molekyylejä.

Pinnalla voi nähdä myös runsaasti ytimen lämpenemiseen ja viilenemiseen liittyviä rakenteita. Kun komeetta kiertää Aurinkoa radallaan, jonka yksi kierros kestää 6,5 vuotta, ja kun se pyörii akselinsa ympäri kerran 12,4 tunnissa, se kokee lyhyen- ja pitkän ajanjakson lämpösyklejä, jotka saavat aikaan halkeamia. Suurin tällainen todennäköisimmin lämpösykleistä johtuva halkeama on 500 metriä pitkä, ja se sijaitsee pitkittäin kahta ytimen osaa kiinni pitävässä kaulassa.

Paikoitellen komeetan pinta on myös kananlihalla; joissain jyrkkäreunaisissa halkeamissa on seinämissä noin kolme metriä halkaisijaltaan olevia muodostelmia, jotka saavat pinnan näyttämään hieman samalta kuin ns. kananlihalla oleva iho. Näiden syntyä ei ole vielä osattu selittää.

Samoin komeetan kaksiosainen olemus on toistaiseksi vielä suuri kysymysmerkki. Osat ovat hyvin samankaltaisia ja teoria siitä, että yksi suurempi komeettaydin olisi ajan kuluessa vain muotoutunut tällaiseksi, on kenties hieman todennäköisempi tähän saakka saatujen tietojen perusteella. Mutta voi yhtä hyvin olla niin, että Chury olisi syntynyt kahden komeetan ajautuessa hiljakseen yhteen ja muodostettua siten yhden, suuremman kappaleen.

Kuva: Churyn ytimen "mantereet" ja niiden nimet

Kaasua ja pyrstö

Chury tulee olemaan lähimpänä Aurinkoa 13. elokuuta 2015, jolloin sen ja Auringon välinen etäisyys on 186 miljoonaa kilometriä. Se on siis kauempana kuin Maa, mutta lähempänä kuin Mars.

Sitä mukaa kun komeetta tulee lähemmäs Aurinkoa, sen lämpötila nousee ja pinnalta alkaa virrata yhä enemmän kaasua ja pölyä avaruuteen. Siksi Rosetta-lennon päähuomio tähän saakka on ollut komeettaytimen pinnan kartoittamisessa mahdollisimman tarkasti, ennen kuin kasvava aktiivisuus tekee havaintojen tekoa hankalammaksi. Samalla pääkiinnostus on nyt suuntautumassa komeetasta irtoavan kaasun, pölyn ja hitusten tutkimiseen.

Irtoavan aineen ja kaasun määrä on ollut kasvussa jo koko sen ajan kun Rosetta on ollut komeetan luona. Esimerkiksi irtoavan vesihöyryn määrä oli viime heinäkuussa 0,3 litraa sekunnissa, mutta jo elokuun lopussa se oli 1,2 litraa sekunnissa. Suurin osa tästä näytti tulevan kaulan alueelta. Mukana kaasuvirrassa on myös mm. hiidimonoksidia ja hiilidioksidia. Hetkittäin näitä on ollut jopa enemmän kuin vettä.

Kun mitataan ulosvirtauksen massaa, niin eniten ainetta pakenee komeettaytimestä pienten pölyhiukkasten muodossa. Pölyä on noin neljä kertaa enemmän kuin kaasua, kun siis lasketaan massan mukaan. Sitä mukaa kun Chury tulee lähemmäksi Aurinkoa, kasvaa todennäköisesti myös jäähitusten osuus – nyt niitä on ollut erittäin vähän.

Rosetta on tutkinut näitä hiukkasia, ja havainnut, että komeetan lähiympäristössä on itse asiassa pölyä kahdessa paikassa: virtaamassa ulospäin ytimestä sekä kiertämässä sitä ikään kuin ohuena pilvenä komeetan ympärillä noin 130 kilometrin etäisyydellä. On mahdollista, että tämä “pilvi” on jäänne komeetan edelliseltä kierrokselta Auringon lähellä, ikään kuin sen lähelle jääneet pyrstön rippeet, ja se mahdollisesti katoaa kun aktiivisuus taas lisääntyy.

Rosetta tosin ei pysty havaitsemaan nyt tätä 130 km:n päässä olevaa pilveä, koska se itse kiertää ydintä noin 30 kilometrin etäisyydellä.

Sitä mukaa kun ydintä ympäröivä kaasun ja pölyn alue, koma, sekä siitä irtoava pyrstö kasvavat, muodostuu komeetalle myös ionosfääri ja magnetosfääri. Rosetta tutkii myös näitä, mutta näistä ei vielä ole juurikaan tuloksia.

Kuva: Pinnalta eri alueilta nousevan kaasun keskimääräinen koostumus.

Suomalaiset mukana tutkimuksissa

Nyt julkaistuissa artikkeleissa on mukana havaintoja myös tutkimuslaitteista, joiden työhön Ilmatieteen laitos osallistuu. Näitä ovat esimerkiksi pölyhiukkasten koostumusta analysoiva COSIMA ja varattuja hiukkasia tutkiva laite ICA.

"Tällä hetkellä uutta tietoa komeetasta on jo tullut paljon ja osa saaduista tiedoista on yllättänyt tutkijat", kertoo IL:n Rosetta-vastaava, tutkimuspäällikkö Walter Schmidt.

“Jo saatujen tietojen pohjalta on esimerkiksi selvinnyt, että komeetan pölykerros on paksumpi kuin oli arvioitu. Pölyä on saatu analysoitavaksi useammasta paikasta Philaen tekemien laskeutumispomppujen ansiosta.”

Laskeutuja Philaen keräämiä tietoja ei vielä ole nyt julkaistuissa artikkeleissa, mutta ennen kaikkea laskeutujan kanssa työskennellut Schmidt ei malta olla kertaamatta sen saavutuksia.

Esimerkiksi se, että Philaen ankkurointi pintaa ei onnistunut toivotusta ja se, että Philaen mukana oleva MUPUS-vasara ole päässyt läpi muusta kuin pölykerroksesta, viestii selvästi siitä, että komeetan pinta on paljon kovempi kuin aikaisemmin oli kuviteltu.

"Näin kova materiaali voi sisältää muutakin kuin aikaisemmin oletettua vesijäätä. Komeetan pinnalla on tehty havaintoja orgaanisista aineista, joka voi olla yksi selitys pinnan kovuudelle”.

Lisäksi veden isotooppianalyyseissä on selvinnyt, että veden koostumus on erilainen kuin maassa, joten Maahan vesi ei luultavasti ole tullut komeettojen vaan asteroidien mukana.

Myös professorit Esa Kallio Aalto-yliopistosta ja Hannu Koskinen Helsingin yliopistosta ovat analysoineet Rosetta-luotaimen mittauksia komeetta 67P/Churyumov-Gerasimenkosta elokuusta 2014 alkaen. Ensimmäiset komeetasta lähtevät vesisuihkut havaittiin jo syyskuussa 2014, eli hyvin varhaisessa vaiheessa komeetan syntyvaihetta.

"Olimme hämmästyneitä siitä, että komeetasta suihkunnut vesihöyry pystyi häiritsemään aurinkotuulta merkittävästi, vaikka komeetta on vielä kaukana Auringon lämmöstä", kertoo Esa Kallio. "Komeetan etäisyys Auringosta oli mittausten alkuaikana yli kolme kertaa Maan ja Auringon välinen etäisyys".

Suomalaisryhmä pystyi myös arvioimaan mittausten perusteella, että komeetalta karkasi vettä noin kilogramma sekunnissa. Kallion ja Koskisen tulokset ovat mukana tänään julkaistussa Science-lehdessä.

Kallion ryhmän tutkimus keskittyy luotaimen ICA (Ion Composition Analyzer)-hiukkasinstrumentin antaman aineiston tulkintaan. ICA-hiukkasmittalaite on yksi RPC-instrumentin (Rosetta Plasma Consortium) viidestä anturista ja se mittaa, milloin komeetassa syntyy vesihöyrysuihkuja ja niistä syntyneitä kevyitä sähköisesti varattuja hiukkasia. Ilmatieteen laitos on osallistunut ICA-laitteiston rakentamiseen jo 1990-luvun puolivälistä alkaen Walter Schmidtin johdolla.

ICA-hiukkasmittalaite oli todistamassa Auringon aiheuttamaa jäisen komeetan heräämistä ja höyrystymistä jo ennen Philaen irtautumista ja välitti uutta tietoa komeetan pinnan eroosiosta.

"Pyrstöstä lähtevät hiukkaset kertovat komeetan avaruussäästä eli komeetan avaruusympäristöstä, jossa Auringon valon aikaansaama lämpö ja aurinkotuuli yhdessä saavat aikaan komeetan pinnan eroosion", selventää Kallio, joka analysoi tutkimusryhmineen luotaimen mittauksia kolmiulotteisilla tietokonesimulaatioilla.

"Käyttämämme mallinnus syventää saamamme mittausaineiston ymmärtämistä merkittävästi. Kokonaiskuvaa komeetan tapahtumista ei saada pelkillä yksittäisissä paikoissa tehdyillä mittauksilla eikä myöskään yhdestä mittalaitteesta, vaan analysoimalla ja yhdistelemällä mittaustuloksia ja tekemällä niistä mallinnuksia."

Seuraavaksi Kallio tutkimusryhmineen toivoo saavansa tutkittavaksi raskaita pölyhiukkasia, jotka olisivat peräisin komeetan ytimestä. Tutkimustyön seuraava vaihe on verrata tuloksia muiden mittalaitteiden kanssa.

"Tutkimme erityisesti eroosion voimakkuuden vaihteluja komeetan elinkaaren aikana. Eroosion uskotaan vahvistuvan komeetan lähestyessä Aurinkoa ja aktiivisimmillaan sen oletetaan olevan elokuussa 2015. Siksi odotammekin vesisuihkujen lisääntyvän kesää lähestyttäessä."

Alla on Kallion tutkimusryhmän tekemä animaatio Churyn lähiavaruuden varatuista hiukkasista ja niiden vuorovaikutuksesta aurinkotuulen kanssa. Kuvassa näytetään komeetan ytimestä purkautuvan, Auringon UV-säteilyn ionisoimien vesi-ionien pilvi, jota aurinkotuulen virtaus puhaltaa pois komeetalta. Aurinkotuuli esitetään värillisillä nuolilla, joiden väri kuvaa aurinkotuulen tiheyttä: valkoinen väri kuvaa matalaa, punainen suurta tiheyttä. Osuessaan komeetan ionipilveen aurinkotuulen virtaus kääntyy alaspäin sekä hidastuu lähellä komeetan ydintä.

Herääkö Philae?

Tällä hetkellä Rosetta-lennon johtajat ja tutkijat ovat toiveikkaita sen suhteen, että laskeutuja voisi herätä keväällä uudelleen toimintaan. Se hiipui marraskuussa parin päivän toiminnan jälkeen, kun sen akuissa olleen varauksen taso putosi liian alas, mutta se todennäköisesti kykenee parhaillaan keräämään aurinkopaneeleillaan sen verran energiaa, että se paitsi pysyy toimintakunnossa, niin myös voi herätä uudelleen henkiin, kun auringonpaisteen määrä lisääntyy vähitelleen.

Ensimmäisenä komeetan pinnalle tömähtänyt Ilmatieteen laitoksen valmistama PP-mittalaite, joka mittaa komeetan vesipitoisuutta, sai tehtyä mittauksia. Ilmatieteen laitoksen PP-mittarit ovat optimaalisessa tilassa, joten tarvittava mittaussarja voidaan viedä läpi heti herätyksen jälkeen, sillä PP-mittaukset eivät liikuta Philaeta ja tehtävät mittaukset eivät vie paljon energiaa. Mittausmenetelmää joudutaan kuitenkin muuttamaan, sillä mittaukset oli suunniteltu tehtäväksi eri tavalla alkuperäisessä sijaintipaikassa.

Lisää aiheesta Ilmatieteen laitoksen tiedotteessa ja ESAn artikkelissa.

Markus Hotakainen

Tuskin, mutta teoreetikot – kenties Interstellar-elokuvan madonreikien innoittamina – ovat päätyneet siihen, että se on silti mahdollista. Ja jos Linnunrata tosiaan olisi hypoteesin mukainen kulkureitti, se olisi aiempien ajatusten mukaisten häilyvien madonreikien sijasta "vakaa ja kulkukelpoinen", kuten tutkijat asian ilmaisevat.

Italialais-intialais-amerikkalainen tutkimusryhmä päätyi tieteistarinan juonikuviolta kuulostavaan tulokseen soveltamalla suhteellisuusteorian yhtälöitä ja alkuräjähdysmallia pimeän aineen jakaumaan Linnunradassa. Kun samaan soppaan sekoitetaan vielä aika-avaruuden tunnelit eli niin sanotut Einsteinin-Penrosen sillat, tutkijoiden mukaan laskelmat osoittavat, että Linnunrata voi olla valtaisa madonreikä.

Periaatteessa ajatusta on mahdollista testata vertailemalla Linnunrataa yksityiskohtaisesti jonkin lähigalaksin, esimerkiksi Suuren Magellanin pilven kanssa, mutta toistaiseksi havaintotekniikka ei yllä lähellekään tarkkuutta, jota tällainen vertailu edellyttäisi.

Tutkijaryhmää johtaneen Paolo Saluccin mukaan teoria tai pikemminkin hypoteesi voisi selittää pimeän aineen. Maailmankaikkeuden näkyvän aineen määrän moninkertaisesti päihittävän pimeän aineen selitykseksi on tarjottu erilaisia eksoottisia hiukkasia, ruskeita kääpiöitä ja jopa mustia aukkoja. Saluccin mukaan kyse voi kuitenkin olla "toisesta ulottuvuudesta", joka muodostaisi kulkureitin galaksista ja universumin kolkasta toiseen.

Tutkimus on julkaistu Annals of Physics -lehdessä ja epäilemättä sen tuloksiin tullaan suhtautumaan vankalla skeptisyydellä. phys.org-sivustolta löytyy simulaatio spekuloidusta madonreiästä.

Kuva NASA / JPL-Caltech / UCLA / MPS / DLR / IDA / PSI

Markus Hotakainen

NASA julkaisi juuri uusia kuvia Ceres-kääpiöplaneetasta. Dawn-luotain, joka tutki 2011–2012 Vesta-asteroidia, on nyt lähestymässä asteroidivyöhykkeen suurinta kappaletta. Kun hieman epäsäännöllisen Vestan keskimääräinen läpimitta on 525 kilometriä, pyöreä Ceres on halkaisijaltaan 950 kilometriä.

Dawn otti uudet kuvat Cereksestä viime viikon tiistaina, jolloin se oli enää 383 000 kilometrin etäisyydellä määränpäästään – siis yhtä kaukana (tai lähellä) kuin Kuu on Maasta. Kuvissa Ceres kattaa 27 pikseliä, joten sen pinnalta erottuu sävyerojen lisäksi myös joitakin yksityiskohtia. Yksittäisistä otoksista kootussa animaatiossa ne erottuvat paremmin.

Tätä ennen parhaat kuvat Cereksestä on saatu vuosina 2003–2004 Hubble-avaruusteleskoopilla (yllä). Ne päihittävät vielä niukasti Dawn-luotaimen tuoreimmat otokset, mutta seuraava kuvausvaihe tammikuun lopussa tuottaa jo paremman erotuskyvyn kuin Hubble.

Maaliskuun 6. päivänä Dawn-luotaimen on määrä asettua Cerestä kiertävälle radalle ja aloittaa 16 kuukautta kestävä tutkimusjakso. Sinä aikana Dawn lähestyy kääpiöplaneettaa siten, että kuluvan vuoden marraskuussa etäisyyttä on enää 375 kilometriä.

Kuva NASA / ESA / M. Robbert (STScI/ESA) / Hubble Space Telescope Orion Treasury Project Team

Kuva WISE / IRSA / NASA / Francesco Antonucci

Markus Hotakainen

Nasan Astronomy Picture of the Day -sivustolla "Päivän tähtikuvana" on Orionin kaasusumu - mutta vähän toisin "silmin" kuin yleensä. Yllä oleva kuva on Hubble-avaruusteleskoopin klassinen otos tähtienvälisestä kaasu- ja pölypilvestä, jossa syntyy kaiken aikaa uusia tähtiä.

Orionin sumu eli Messier 42 on ammattiastronomien lisäksi sekä tähtinäytösten että harrastajien suosikkikohde, sillä se näkyy jo paljain silmin, ja pienelläkin kaukoputkella siitä erottuu kiehtovia yksityiskohtia.

M42 on kuitenkin vain pieni osa valtaisasta pilvikompleksista, joka kattaa koko Orionin tähdistön. Koska suurin osa pilvestä on vilpoisaa kaasua ja pölyä, sitä on paras tutkia infrapunasäteilyn aallonpituuksilla.

Tuntuu kenties nurinkuriselta, että avaruuden kylmät kohteet erottuvat parhaiten lämpösäteilyn "valossa". Niiden lähettämän säteilyn erottamiseksi havaintolaitteet onkin laukaistava Maata kiertävälle radalle ja instrumentit on jäähdytettävä yli 250 pakkasasteeseen.

Yllä oleva kuva (joka kannattaa klikata auki täyteen kokoon) on koottu WISE-avaruusteleskoopin (Wide-field Infrared Survey Explorer) havainnoista. WISE lähetettiin avaruuteen joulukuussa 2009, mutta helmikuussa 2011 se vaivutettiin "horrokseen", kun jäähdytyksessä käytetty vety oli loppunut lokakuussa. Ilman jäähdytystäkin avaruusteleskooppia voidaan kuitenkin käyttää esimerkiksi Maan lähettyville tulevien asteroidien etsintään, ja WISE käynnistettiin uudelleen syksyllä 2013.

WISEn kuvassa Orionin "Suuri" kaasusumu on vain pieni haituva keskellä tähtienvälistä pilvimassaa. Onnekkaasti olemme katselemassa Orionin suuntaan juuri nyt, sillä sadantuhannen vuoden kuluttua kaasu- ja pölypilvi on hajaantunut kirjaimellisesti taivaan tuuliin ja jäljellä on vain tiivis rypäs nuoria, kirkkaasti loistavia tähtiä.

Jari Mäkinen

Joulupäivänä vuonna 2003 Marsin pinnalle laskeutunut pieni brittitekoinen Beagle 2 -alus on nähtävästi löydetty 12 vuoden etsimisen jälkeen. 33-kiloinen puolimetriseltä taskukellolta näyttänyt laite matkasi Marsiin Euroopan avaruusjärjestön Mars Express -luotaimen mukana ja lähti omille teilleen liki välittömästä luotaimen saavuttua Marsia kiertävälle radalle.

Se syöksyi Marsin ilmakehään lämpökilpensä suojaamana, irtautui kilvestä ja avasi laskuvarjonsa, minkä jälkeen lentosuunnitelman mukaan se olisi pomppinut lopulta pinnelle ilmatyynyjen pehmustaessa iskua. Suurten pallojen sisällä oleva alus olisi osunut pintaan noin 65 kilometrin tuntinopeudella ja kimmonnut useamman kerran uudelleen ilmaan, kunnes lopulta se olisi asettunut paikalleen, pyristellyt irti ilmatyynyistään ja avautunut simpukan tapaan.

Sitten se olisi levittänyt neljä ympyrän muotoista aurinkopaneeliaan ja nostanut robottikäsivartensa päässä olevan tutkimuslaitepaketin ylös, jolloin siinä oleva kamera välittää ensimmäiset euroilla (ja punnilla) rahoitetut maisemakuvat Marsin pinnalta.

Paitsi että Beagle 2:sta ei kuultu mitään laskeutumisensa jälkeen. Yhteyttä siihen yritettiin kuukausien ajan; samoin sitä yritettiin löytää kiertoradalta otetuista kuvista. Turhaan.

Toukokuussa 2004 koottu ESAn ja brittien raportti kirjasi useita mahdollisuuksia lennon epäonnistumiseen: se saattoi pompata Marsin kaasukehästä takaisin avaruuteen, sen törmäystä vaimentavat ilmatyynyt saattoivat pettää, sen laskuvarjo saattoi jäädä jumiin laskeutujan kuoreen tai pinnalle päästyään laskeutuja olisi sotkeentunut laskuvarjoon tai ilmtyynyihinsä.

Nasan Mars Reconnaissance Orbiter -luotaimen HiRise-lameran ottamat tarkat kuvat auttavat nyt hieman eteenpäin. Sen osat sekä laskeutuja itse ovat selvästi näkyvissä kuvissa, mutta Beagle 2:sta ei näe valitettavasti tarkkoja yksityiskohtia. Se näyttää kuitenkin olevan Marsin pinnalla osittain avautuneena: voi olla, että aurinkopaneeleita avannut moottori olisi rikkoontunut ja jättänyt kaksi ympyrämäistä paneelia kiinni laskeutujan runkoon. Vaikka laskeutuja olisi saanut tarpeeksi energiaa toimiakseen avautuneista paneeleista, oli valitettavasti radioliikenteen tarvistema antenni erään avautumattoman paneelin alla.

Beagle 2 ei siis pystynyt saamaan yhteyttä Maahan.

Beagle 2 - omituinen brittilaskeutuja

Beagle 2 saapui siis Marsiin Mars Express -luotaimen mukana. Mars Express, tuttavien kesken MEX, kiertää edelleen Marsia ja toimii hyvin, vaikka sen oletettu elinikä oli vain pari vuotta.

Se, että pieni brittilaskeutuja saatiin aikanaan mukaan ESAn marslentoon, henkilöityy Colin Pillingeriin, karismaattiseen kemistiin, joka sai laskeutujan tekemiseksi taakseen varsinaisen kansanliikkeen.

“Koko laskeutujaprojektin taustalla on se, että olen tutkinut pitkään Marsin meteoriitteja ja halusimme saada lisätietoa siitä, voisivatko niissä olleet merkit elämästä tarkoittaa todella sitä, että Marsissa olisi elämää”, kertoi Pillinger, kun tapasin hänet kevällä 2003 Milton Keynesissä, hänen kotiyliopistossaan.

“Samalla kun tutkimusryhmäni pohti asiaa, kuulimme, että Euroopan avaruusjärjestö suunnitteli lähettävänsä mahdollisesti luotaimen Marsiin vuonna 2003, jolloin Maa ja Mars olisivat lähepänä toisiaan mitä ne ovat olleet koko kirjoitetun historian aikana. Kuulimme, että lennon nimi on Mars Express ja että se olisi vain Marsin kiertolainen, jolloin totesimme heti, että meillä on kokoelma Marsista tulleita meteoriitteja, jotka antavat vihjeitä Marsissa mahdollisesti olevasta elämästä. Ainoa tapa saada asiasta selvää on lähettää Marsiin laskeutuja, joka tekisi tutkimuksia pinnalla. Ja siten siis alkoin painostamaan ESAa, jotta lennolle otettaisiin mukaan myös laskeutuja.”

ESAn Mars Express syntyi pian sen jälkeen, kun monia eri Euroopan maissa tehtyjä instrumentteja kuljettanut venäläinen Mars 96 -lento päätyi Tyynen valtameren pohjaan.

"Siinä he vain puhuivat kullakin olevista intrumenttien varalaitteista", muistelee Pillinger ja jatkaa, "joten totesin vain, että meidän pitää päästä myös eteenpäin, ja kehotin heitä harkitsemaan vakavasti laskeutujan ottamista mukaan suunnitelmaan." Kyse oli lopulta vain hinnasta, joten Pillinger pyysi varaamaan lennolta tilaa laskeutujalle - "kyllä joku sen lopulta maksaa, sanokaa minun sanoneen."

Pillinger sai 31 kiloa käyttääkseen, eli laskeutuja sai painaa vain noin 8 prosenttia siitä, mitä ammoinen Pathfinder painoi. ESA antoi vähän rahaakin, samoin Britannian hallitus, mutta lopulta Pillinger joutui itse ottamaan projektiaan varten lainaa. Se oli tarkoitus maksaa takaisin lahjoitusvaroilla ja kaupallisella toiminnalla, jonka osana laskeutujan kyljestä oltiin jo myymässä mainospaikkoja yhtiöille. Eräs asiayhteyteen sopiva suklaapatukkavalmistaja oli kuulemma jo varsin pitkällä neuvotteluissa, mutta lopulta projekti sai niin paljon tukea, ettei suoranaiseen mainontaan tarvinnut vielä mennä. Esimerkiksi Brittien kansallinen lottoyhtiö kustantaa laskeujan lennonvalvomon.

“Aloitimme tämän projektin siten varsin tiukasta tilanteesta, mutta se oli niin kiinnostava ehdotus kaikille mukana olleille ihmisille, että suurin osa teki työtä laskeutujan eteen ilmaiseksi.”

“Emme ole kuitenkaan olleet projektin aikana koskaan epätoivoisia tai edes kovin synkkämielisiä, vaikka meillä on ollut vaikeuksia. Oletan, että kaikki mukana olleet henkilöt ovat tehneet laskeutujaan sillä mielellä, että se tehdään oli mikä hyvänsä, ja mitä enemmän meillä oli vastoinkäymisiä, sitä päättäväisemmiksi me tulimme. Kukaan ei varmaankaan saa mahdollisuutta lentää Marsiin kuin kerran elinaikanaan, suurin osa itse asiassa ei saa mahdollisuutta koskaan, joten päätimme tehdä laskeutujan joka tapauksessa.”

Korkean tason taustatulta

Vaikka Pillinger itse oli aktiivinen rahoituksen hankkija, tapahtui projektin kannalta tärkeä tapaus Houstonissa vuonna 1999. Brittiläinen pop-bändi Blur oli kiertueella amerikassa ja osallistui Johnsonin avaruuskeskuksen kiertokäynnille, jolloin he törmäsivät erääseen paikalla työskennelleen englantilaiseen.

"Yllätyimme, kun kuulimme kuinka paljon avaruuskeskuksessa on englantilaisia ja kuinka Britanniassa ei juurikaan ole avaruustoimintaa", kertoi yhtyeen rumpani Dave Rowntree Guadrian-lehden haastattelussa vuonna 2003. "Päätimme itse asiassa synnyttää silloin oman avaruusohjelman Briteille, mutta päädyimme lopulta yhteyteen Pillingerin Mars-ohjelman kanssa."

"Parhaiten meistä oli apua siten, että toimme mukaan oman kuuluisuusarvomme", totesi Rowntree vaatimattomasti. Blur sävelsi kännykän soittoääneltä kuullostavan yhdeksännuottisen melodian, jonka Beaglen oli tarkoitus lähettää laskeuduttuaan Maahan, ja lisäksi yhtye teki kokonaiseen kappaleen sekä sen videon Mars-lennon innoittamana.

Blurin ansiosta piskuisen Beagle 2:n suosio kasvoi ja maine toi mukanaan kuuluisuuksia, jotka puolestaan toivat rahalahjoituksia. Tunnettujen projektin tukijoiden joukossa ovat kuningatar Elizabeth II ja pääministeri Tony Blair, mutta valtaosasta muista Pillinger vaikenee.

Osansa kuuluisuudesta toi moderni taiteilija Damien Hirst, joka on tullut tunnetuksi pilkkuteoksistaan. Hän teki Beagle 2:een hyvin minimalistisen pilkkuteoksen, sillä hänen laskeutujan pintaan ruuvattu luomuksensa toimii kameroiden kalibrointitauluna. Mukana oli myös näytteitä, joiden perusteella spektrometrien toimintaa voidaan tarkastaa.

Kaikkea muuta kuin muodikas, lyhyenläntä ja kömpelö professori Pillinger nousi myös itse julkisuuden henkilöksi ja sai aikaan sen, että avaruus oli ja on ainakin vähän aikaa jopa trendikästä. Pillinger kuoli viime vuoden toukokuussa.

Hammaslääkärin pora Marsissa

Pikkuinen Beagle on omituinen olio myös rakentamisen suhteen. Päävastuun sen varsinaisesta tekemisestä kantoi paneurooppalaisen avaruusjätin Astriumin brittiosasto, mutta mittalaitteita oli tekemässä varsin kiinnostava, lähinnä Pillingerin nopeasti kasaan haalima tuttavien joukkio.

"Sen jälkeen kun saimme ESAsta lopulta luvan laskeutujan tekemiseen, soitin tuttavilleni ja pyysin heitä tekemään nopeasti jotain", muisteli Pillinger ja virnisti: "Olimme enemmänkin joukkio kantapubimme vakiasiakkaita, kuin aloillaan maailman parhaita tutkijoita."

Kantapöydän jengi sai kasaan kuitenkin myös muita vakuuttavan laitteen, jonka päätehtävä on elämän etsiminen. Suurin osa mittalaitteista on laskeutujasta ylös nousevan 80-senttisen robottikäsivarren päässä; kasivarren avulla laskeutuja voi kurottaa suoraan ylöspäin, jolloin se voi ottaa stereokamerallaan laajoja panoraamakuvia, tai se voi keskittyä vieressä olevaan kiinnostavaan kiveen, jota käsivarren päässä oleva mikroskooppi, pora ja kaksi spektrometriä voivat tutkia varsin perusteellisesti.

Käsivarren poralaite on myös hyvä esimerkki Pillingerin ennakkoluulottomuudesta tutkijajoukon keräämisessä, sillä sen tekemisestä vastasi hongkongilainen hammaslääkäri T.C. Hg.

Hän oli käymässä Lontoossa, kun hän sattumalta sai tietää sopivan poralaitteiston löytämisen hankaluudesta, jolloin hän tarjosi apuaan. Käsivarren poralaitteisto suunniteltiin ensin hiomaan kiven pintaa, minkä jälkeen sitä voitiin tutkia mikroskoopilla ja spektrometreillä. Jos kivi vaikuttaisi kiinnostavalta, kairattaisiin siitä poralla nelisen milliä syvä näyte.

Marsperänäytteitä oli tarkoitus tutkia laskeutujassa itsessään olevilla 12 pienellä uunilla, joissa näytettä kuumennetaan. Siinä missä 70-luvun Viking-luotaimet etsivät Marsin hiekasta happea erilaisia kaasuja aineenvaihdunnassaan käyttäviä mahdollisia elämänmuotoja, keskittyi Beagle 2 hiilen kahden isotoopin havaitsemiseen. Hiili-12 ja hiili-13 saataisiin esille näytettä lämmittämällä.

Maapallon päällä kaikki elävät oliot suosivat hiilen kevyempää isotooppia, joten Pillinger toivoi, että Marsin elämä – oli se sitten elävää tai kuollutta – tekisi samoin. "Aina pitää yritää, ja me yritämme nyt hieman erilailla kuin Vikingit aikanaan", sanoi Pillinger. "Käyttämämme menetelmä on paljon kattavampi, sillä se havaitsee käytännössä kaikenlaisen hiilen näytteistä."

Näytteitä pieniin uuneihin piti laittaa paitsi Marsin pinnasta ja kivistä, niin myös pinnan alta, jopa puolentoista metrin syvyydestä. Luotaimen "myyrä" oli sähköjohdon päässä liikkuva makkaraa muistuttava laite, joka liikkui eteenpäin matomaisesti sentin kerrallaan sähkömoottorin tekemisen pulssien avulla. Se kykeni kaivautumaan kivien alle ja hiekan sisälle, mistä se olisi voinut tuoda takaisin kymmenesosagramman painoisen näytteen.

"Periaatteessa voimme havaita jopa muutaman pienen mikrobin laavakasan seasta", hehkutti Pillinger. "Ongelmana tosin on se, että voimme tutkia vain hyvin pientä aluetta laskeutujan ympäriltä, joten hyvien laitteiden lisäksi meillä pitää olla paljon onnea."

Nimensä Beagle 2 sai HMS Beaglesta, laivasta, jolla Charles Darwin kiersi maailman, joka tosin sekin oli itse asiassa jo Beagle 3, koska nimi on ollut Kuninkaallisen laivaston käytössä jo pitkään. Nimen historia uloittuu aina 1700-luvulle saakka, mistä alkaen Britannian laivastolla on ollut kaikkiaan yhdeksän Beagle -nimistä alusta.

“Siksi meidän olisi pitänyt ristiä laskeutujamme Beagle 10:ksi”, nauroi Pillinger.

Tehtävä: sterilisoi laskeutuja

Käydessäni Milton Keynesissä Pillingeriä jututtamassa, kiersin myös Open Universityn tiloissa ollutta Beagle 2:n kotipesää. Siellä oli lennonjohto sekä myös puhdastila, missä laskeutuja oli tehty. Kaikki Marsin pinnalle lähetettävät aluksen tulee käsitellä siten, että niiden mukana ei matkaa punaiselle planeetalle Maan elämää – edes virustasoista sellaista.

“Esimerkiksi Mars Express on kiertolainen, jonka täytyy täyttää niin sanottu ‘törmäysmahdollisuus’-määräykset, koska ne saattavat törmätä Marsiin 20-50 vuoden kuluttua”, selitti Andy Spry, Beagle 2:n puhtausvastaava.

“Ne siis saattavat pudota planeetan pinnalle tuon ajan kuluttua kiertoradalta ja vaikka ne lentäisivät planeetan ohitse, ne ovat senkin jälkeen radalla, joka tuo ne uudelleen myöhemmin planeetan luokse, jolloin törmäys saattaa tapahtua. Siksi ei tarvitse olla juuri lainkaan puhdistettuja, kuten meidän piti olla: Beaglen pinnalla saa olla määräysten mukaan vain noin 500 000 elävää organismia, mikä on hyvin vähän, sillä normaalissa yhdessä aivastuksessa leviää ympäristöön miljoonia bakteereita. Mars Expressin puhdistaminen samalle tasolle olisikin ollut suuri haaste”.

Beagle 2 steriloitiin siten, että sen osat puhdistettiin mahdollisimman hyvin joko kuumentamalla, säteilyttämällä tai kemiallisella käsittelyllä.

“Kun pohdimme miten sterilointi suoritetaan, jaoimme osat ja alirakenteet ryhmiin, jotka voitiin steriloida samalla kertaa. Näin virheiden määrä kokoonpanon aikana voitiin minimoida. Itse alus koottiin luonnollisesti puhdastilassa ja kokoonpanosta vastaavat insinöörit koulutettiin eritoten ottamaan osien puhtauden huomioon, mikä ei suinkaan kuulu normaalin insinöörin koulutukseen.”

Puhdastilassa työskenneltiin erityisissä vaatteissa, kukaan ei mennyt sisään normaaleissa asusteissaan. Työntekijöillä ei saanut olla partaa tai pitkiä hiuksia, jotka olisivat tuoneet eliöitä puhdastilaan. Työn laatua monitoroitiin koko ajan mikrobiologisesti siten, että osista otettiin jatkuvasti näytteitä joita analysoitiin Beagle 2 -tiimistä riippumattomasti.

“Meidän oman yliopistomme tutkijat ottivat näytteet, mutta näytteet tutkittiin sokkona ulkopuolisessa laboratoriossa, joten pystyimme osoittamaan, ettemme olleet tietoisesti tai tietämättämme vaikuttaneet tuloksiin. Tämä on tärkeää myös siksi, että jos löydämme Marsista merkkejä elämästä, niin olemme tehneet kaikkemme sen eteen, että elämä on marsilaista, eikä meidän sinne mukanamme viemää. Luonnollisesti tämä on merkittävää myös tutkijoille, jotka haluavat tuloksistaan mahdollisimman luotettavia.”

Periaatteessa lääketieteelliset laitteet ovat siis avaruusaluksia steriilimpiä, koska laki määrää niin. Lääketieteessä puhutaan tasosta, jossa yksi organismi saastuttaa instrumentteja yhdessä tapauksessa miljoonasta, kun taas Beaglessa oli muutama sata tuhatta organismia, teoriassa, ja käytännössä luku on vieläkin pienempi.

“Beagle on siten huomattavasti puhtaampaa kuin ruoka, se puhtaampi kuin leikkaussali, mutta ei niin steriili kuin suojamuovissaan oleva leikkausväline”, päätti Fry sterilisaatiokierroksensa.

On siis lohduttavaa tietää, että vaikka Beagle 2 ei onnistunut tehtävässään, se ei ole todennäköisesti saastuttanut marsilaisia.

Samantha Christoforetti, Terry Virts ja Anton Shkaplerov

Jari Mäkinen

Päivitys 15.1. klo 8:05

Elämä avaruusasemalla on palautunut jotakuinkin normaaliksi eilisen väärän ammoniakkivuotohälytyksen jälkeen.

Eilen illalla, sen jälkeen kun kaikki merkit jo viittasivat siihen, että Kansainvälisen avaruusaseman läntisessä osassa ei ollut jäähdytysjärjestelmästä vuotanutta ammoniakkia ilmassa, kävivät astronautit Barry Wilmore ja Terry Virts ottamassa ensin ilmanäytteitä kaasunaamarit kasvoillaan. Kaasunäytteen pika-analyysi tehtiin asemalla olevilla ns. Dräger-putkilla.

Koska ammoniakkivuoto olisi erittäin vaarallinen miehistölle, ennen avaruusaseman osien välisten luukkujen avaamista venäläläisen osan ilmankiertoa muutettiin ja neljä muuta miehistön jäsentä menivät varmuuden varalta Sojuz-alusten sisälle kaasunaamarit kasvoillaan; paitsi että hätätilanteessa Sojuz-aluksilla voi palata Maahan, voidaan ne myös helposti eristää muusta asemasta.

Wilmore ja Virts etenivät Zaria-moduulista vähitellen pitemmälle läntiseen osaan, ja kun ilmasta ei löytynyt merkkejä ammoniakista, annettiin loppumiehistön palata aseman sisälle ja ottaa naamarit pois.

Väliaikaisen ilmakierron vuoksi avaruuslentäjät eivät kuitenkaan voineet viettää viime yötä omissa hyteissään, vaan “leiriytyivät” venäläisosaan ja ns. liitososa 2:aan. Ensi yöksi he pääsevät jo omiin oloihinsa.

Tämän torstain kuluessa avaruuslentäjät ottavat kiinni tärkeimpiä eilen tekemättä jääneitä toimia ja selvittävät mistä vikahälytys sekä jäähdyslaitteiston vesikierron paineen putoaminen johtui.

Keskiviikon 14.1. juttu aiheesta

Kansainvälisen avaruusaseman “läntinen” osa on eristetty ja kuusihenkinen miehistö on evakuoitu aseman venäläiseen osaan.

Syynä tähän on tänään aamulla klo 4 avaruusaseman aikaa (GMT), siis klo 6 Suomen aikaa, annettu hälytys, jonka mukaan aseman jäähdytyslaitteissa käytettävää korkeapaineista ammoniakkia oli mahdollisesti vuotamassa aseman sisälle. Ammoniakki on erittäin vaarallista ja se saattaa hengitettynä johtaa nopeasti kuolemaan. Heti hälytyksen jälkeen miehistö puki päälle kaasunaamarit, siirtyi pois epäillyn vuodon alueelta amerikkalaisesta moduulista aseman venäläiselle puolelle ja sulki luukut takanaan.

Päivän kuluessa tapahtumien kulku selvisi paremmin ja välitön vaaratilanne oli ohitse. Alkuperäinen syy hälytykseen ei ollut ammoniakkivuodosta ilmaisevan sensorin antama hälytys, kuten aluksi kerrottiin, vaan avaruusaseman jäähdytysjärjestelmän vesikierrossa havaittu paineen putoaminen. Aseman jäähdyttämisessä käytetään kaksiportaista systemiä, missä aseman ulko-osissa jäähdytysnesteenä on ammoniakki, ja kierto aseman sisäosissa on hoidettu vedellä (ammoniakin vaarallisuuden vuoksi). Vesijärjestelmän paineen pudotus kuitenkin saattaa olla merkki siitä, että siinä on vuoto, ja se saattaa tarkoittaa puolestaan ammoniakin vuotamista aseman sisälle.

Koska tällainen vuoto olisi erittäin vaarallinen, soi asemalla hälytys ja miehistö toimi kuten koulutuksessa on käyty läpi moneen kertaan (ks. alla).

Ammoniakin pitoisuuden kasvua aseman sisällä ei ole havaittu, mutta koska jossain päin systeemiä saattaa olla huomaamaton vuoto – ja koska joka tapauksessa paineen putoaminen oli merkki jostain epänormaalista – miehistö pysyy eristyksissä aseman venäläisellä puolella kunnes tilanteesta on selvä kuva. Koko kuusikko viettää siis venäläispuolella ainakin ensi yön olosuhteissa, jotka vastaavat sitä, että suurperhe joutuisi viettämään yhden yön keittiössä ja varastossa.

Venläiset Zvezda ja Zaria, aseman vanhimmat moduulit, sopivat hyvin asumiseen, mutta niitä on käytetty lähinnä varastona ja miehistön “ruokailu- ja olohuoneena”. Ne, sekä niihin kiinnitetyt pienemmät venäläiset moduulit, pystyvät majoittamaan kuusi henkilöä, mutta pitkäaikainen asuminen näissä tulee olemaan tukalaa.

Kansainvälinen avaruussema koostuu selvästi kahdesta osasta, venäläisestä sekä ns. läntisestä, mihin kuuluvat amerikkalaisten laboratorio-, liitos-, varasto- ja asuinmoduulien lisäksi eurooppalainen ja japanilainen laboratoriomoduuli. Puoliskot sekä jokainen moduuli erikseen voidaan eristää toisistaan; tätä mahdollisuutta voidaan tarvita niin paineen laskiessa aseman sisällä, tulipaloissa kuin myös silloin, jos sisäilmaan pääsee jotain haitallista ainetta.

Kaikki avaruusasemalle lähtevät avaruuslentäjät koulutetaan toimimaan tällaisessa tilanteessa ja nyt asemalla oleva ESAn italialainen astronautti Samatha Christoforetti kirjoitti tähän liittyvästä koulutuksestaan blogikirjoituksessaan. Hän ennätti myös päivällä twiittaamaan, että "kaikki on kunnossa" ja kiitti heitä kohtaan osoitetusta huomiosta sekä huolesta.

Kuva: Samantha Christoforetti, Terry Virts ja Anton Shkaplerov kuvattuna ammoniakkivuodon harjoituksessa ennen avaruuteen lähtöään. Suurin osa astronauttikoulutuksesta on varautumista tilanteisiin, joita toivottavasti ei tapahdu.

Tapaus olisi saattanut olla avaruusaseman yli kymmenvuotisen historian suurin hätätilanne, ja jo tällaisenaan se on eräs vakavimmalta tuntuneista asemalla tapahtuneista kokemuksista. Ammoniakkivuotoa pidetään eräänä suurimmista aseman riskeistä meteoritörmäyksen ja tulipalon jälkeen. Mikäli ammoniakki pääsee saastuttamaan aseman sisäilman, joudutaan pahimmassa tapauksessa avaruusasema tyhjentämään kokonaan ja äärimmäisessä tapauksessa avaruuslentäjien pitää palata Maahan asemalla olevilla Sojuz-aluksilla.

Avaruusaseman jäähdytyssysteemin ulkona olevassa, ammoniakkia sisältävässä kierrossa on ollut takavuosina ongelmia, joiden korjaamiseen on täytynyt tehdä avaruuskävelyitä. Jos systeemistä löytyy nyt vikaa, sen korjaaminen saattaa myös vaatia pikaisesti tehtävää avaruuskävelyä. Ellei syytä saada muuten selville, joutunee joku astronauteista käymään joko kaasunaamari päässään tai jopa avaruupuku päällään aseman läntisen osan sisällä tutkimassa tilannetta lähemmin.

Jatkamme asian seuraamista – tällä hetkellä syypäänä näyttää olevan kuitenkin varoituslaitteiston tekemä väähä hälytys, ja todennäköisesti aseman elämä palautuu pian takaisin normaaliksi.

Alla on Nasan tiedote tilanteesta:

Jari Mäkinen

Päivitys lauantaina 10.1. klo 12:10

Space X -yhtiön osittain uudelleenkäytettävä Falcon 9 -kantoraketti laukaistiin onnistuneesti avaruuteen tänään lauantaina klo 11:47 Suomen aikaa. Lennolla testattu raketin ensimmäisen vaiheen laskeutuminen Atlantilla olevalle lavetille sen sijaan onnistui vain osittain: raketti onnistui erinomaisesti muuttamaan lentorataansa, laskeutumaan alas ilmakehään ja suunnistamaan täsmälleen lavettialuksen päälle, mutta osui sen pintaan liian suurella nopeudella, joten se vauruoitui lentokelvottomaksi.

Lento ei siis onnistunut tältä osin odotetulla tavalla, mutta sen tärkein tarkoitus olikin toimittaa avaruusasemalle rahtia kuljettava Dragon-alus matkalleen. Se onnistui erinomaisesti ja Dragon on jo avannut aurinkopaneelinsa sekä aloittanut paripäiväisen matkansa asemalle.

Ensimmäisen vaiheen laskeutumisesta lavetille ei saatu harmaassa ja sumuisessa säässä hyviä kuvia, mutta siitä on paljon telemetriatietoja ja lento auttaa kehittämään tekniikkaa edelleen.

Päivitys lauantaina illalla klo 19:30:

Alustavien tietojen mukaan rakettivaiheen ritilämäisiä aerodynaamisia ohjaimia käyttäneen hydraulisen systeemin neste loppui kesken, minkä vuoksi nopeus laskeutuessa oli suurempi kuin piti. Seuraavalla Falcon 9:n lennolla hydraulisysteemissä on 50% enemmän nestettä ja tänään saatujen kokemusten perusteella laskeutumisen onnistumisen todennäköisyys on suurempi.

Otsikkokuva on laskeutumista esitelleestä animaatiosta – ei todellinen kuva laskeutumisesta.

Alkuperäinen artikkeli lauantain aamulta:

Laukaisua yritettiin edellisen kerran tiistaina, jolloin lähtölaskenta keskeytettiin vain minuutti ja 21 sekuntia ennen lentoonlähtöä, kun raketin toisen vaiheen rakettimoottorin ohjauksessa ilmeni vikaa.

Tietokoneiden havaitsema poikkeava mittausarvo olisi johtanut automaattiseen lähdön keskeyttämiseen, joten lennojohtajat pysäyttivät kellon itse vain minuutti ja 21 sekuntia ennen suunniteltua lähtöaikaa.

Space X ei ole kertonut viasta tarkemmin, mutta nähtävästi se oli eräs tekijöistä, joiden vuoksi laukaisua siirrettiin alun perin joulukuun 19. päivästä tammikuun alkuun. Silloin paria päivää ennen suunniteltua laukaisua tehty moottorien koekäyttö keskeytyi ja raketin toisessa vaiheessa havaittiin kaksi pientä vikaa, jotka piti korjata ennen uutta yritystä. Falcon 9:n moottoreita haluttiin myös testata uudelleen ennen varsinaista laukaisua, joten yritys siirrettiin saman tien joululomien jälkeen tämän viikon tiistaille.

Koska laukaisuikkuna tiistaina oli vain noin sekunnin mittainen, ei laukaisua voitu koittaa samana päivänä enää uudelleen, vaan raketti piti tyhjentää poltoaineesta ja asettaa tilaan, jossa se saattoi odottaa uutta laukaisua. Tiistaina uudeksi laukaisupäiväksi kerrottiin jo eilinen perjantai, mutta torstaina Nasa ja Space X päättivät lykätä yritystä vielä vuorokaudella.

Falcon 9:n huötykuormana on miehittämätön Dragon-rahtialus, joka kuljettaa 2,3 tonnia tavaraa Kansainväliselle avaruusasemalle. Koska kantoraketti nousee lentoon mahdollisimman painavana, pitää se laukaista matkaan hyvin täsmälleen oikeaan aikaan.

Lisäjännitystä laukaisuun tulee siitä, että se on ensimmäinen Nasan yksityisiltä avaruusyhtiöiltä tilaama rahtilento avaruusasemalle sitten viime lokakuussa tapahtuneen onnettomuuden, jolloin Orbital Sciences -yhtiön Cygnus-alus ja sen rahti tuhoutuivat niitä kyytineen Antares-kantoraketin moottorin räjähdettyä välittömästi laukaisun jälkeen.

Uudelleenkäytettävä ensimmäinen vaihe

Paitsi että avaruusasemalla olevat kuusi avaruuslentäjää odottaa rahtialuksen saapumista, on lento erityisen jännittävä siksi, että Space X yrittää saada tällä lennolla kantoraketin ensimmäisen vaiheen palautettua ehjänä takaisin Maan pinnalle.

Nyt käytännössä kaikki avaruuteen aluksia laukaisevat kantoraketit ovat kertakäyttöisiä, eli suuri ja kallis kantoraketti tuhoutuu kokonaan laukaisussa. Tyypillisesti vaiheista koostuvan raketin ensimmäinen vaihe putoaa mereen ja ylemmät vaiheet tuhoutuvat pudotessaan takaisin ilmakehään.

Jo se, että raketin suurin yksittäinen osa, ensimmäinen vaihe, saataisiin takaisin uudelleenkäytettäväksi, olisi olennainen askel eteenpäin ja auttaisi säästämään raketin laukaisukustannuksissa.

Esimerkiksi Falcon 9:n tapauksessa ensimmäinen vaihe on 42 metriä korkea ja 3,7 metriä halkaisijaltaan oleva lieriö, jonka massa ilman polttoainetta on noin 18 tonnia ja jonka sisälle mahtuu 385 tonnia polttoainetta ja nestemäistä happea. Sen alaosassa on yhdeksän kappaletta Merlin 1D -rakettimoottoria, joiden yhteinen työntövoima on 5 886 kilonewtonia.

Tarkkaan ottaen nyt käytössä oleva kantoraketin versio on Falcon 9 v1.1, eli Falcon 9 Reusable, ja se on alkuperäistä Falcon 9:ää voimakkaampi ja kyvykkäämpi. Lisäpotkua tarvitaan muun muassa ensimmäisen vaiheen maahan palaamisessa tarvittavien laskeutumisjalkojen, ohjaimien sekä ylimääräisen polttoaineen kuljettamiseen.

Kriitikoiden mukaan juuri tämä kullakin lennolla kuljetettava “ylimäätäinen” massa tekee uudelleenkäytettävyydestä kannattamatonta, mutta Space X -yhtiön johtaja ja perustaja Elon Musk on tojunut kritiikkiä jo vuosien ajan laskelmillaan, jotka osoittavat laukaisuhinnan putoavanmahdollisesti jopa neljännekseen jo nyt edullisesta Falcon 9:n laukaisuhinnasta.

Falcon 9:n tapauksessa yhden kilogramman laukaiseminen avaruuteen maksaa noin 3500 euroa, ja mikäli ensimmäisiä vaiheita voidaan käyttää uudelleen suunnitellulla tavalla noin 40 kertaa, voi hinta olla noin 950 euroa kilogrammalta.

Toinen kriitiikin kohde on se, että vaikka ensimmäinen vaihe saataisiin onnistuneesti alas, voi sen kunnostaminen uutta lentoa varten olla vaikeaa.

Vaikka Space X on nuori avaruusyhtiö, on sillä kuitenkin jo pitkä kokemus rakettitekniikasta ja ennen kaikkea modernista sellaisesta: koska se on pystynyt suunnittelemaan kantorakettinsa puhtaalta pöydältä ilman historian painolastia, on tuloksena ollut erinomaisia laitteita.

Yhtiön ensimmäinen kantoraketti oli pieni Falcon 1, joka teki ensilentonsa maaliskuussa 2006. Raketti toimi kunnolla vasta neljännella laukaisyrityksellä, mutta se kehittämään nyt käytössä olevan Falcon 9:n.

Falcon 9 ei ole yhdeksäs Falconin versio, vaan yhdeksikkö tarkoittaa ensimmäisessä vaiheessa olevien moottorien määrää.

Moottorit sinällään ovat raketin eräs vahvuus, sillä ne on tehty yksinkertaisiksi ja uudelleenkäytettäviksi. Lisäksi yhdeksän pienemmän moottorin käyttäminen on edullisempaa ja turvallisempaa kuin yhden suuren moottorin: jopa kaksi moottoreista voi rikkoontua lennon aikana ilman, että raketti putoaa Maahan. Muilla raketeilla yleensä moottorin rikkoontuminen tarkoittaa kantoraketin ja sen hyötykuorman tuhoutumista.

Space X on tutkinut jo vuosien ajan erilaisia tapoja tuoda ensimmäinen vaihe ehjänä alas ja on testannut koetilallaan Teksasissa ensin pienempää Grasshopperiksi kutsuttua automaattisesti lentoonnousevaan, lentävää sekä laskeutuvaa rakettia ja sittemmin myös täysikokoista Falcon 9:n ensimmäistä vaihetta, mihin asennettiin rungon alaosaan neljä ohutta, juuri ennen laskeutumista avautuvaa jalkaa.

Lisäksi edellisillä lennoilla oikeat, avaruuteen satelliitteja vieneet Falcon 9 -raketit ovat testanneet maahanpaluun eri vaiheita. Ensin korkealla yläilmakehässä tehtävää jarrutuspolttoa ja lentoradan muutosta, ja sitten myös laskeutumista alas. Viimeisimmällä koelennolla raketin ensimmäinen vaihe laskeutui onnistuneesti mereen ja lähetti mittaustietoja koko lennon ajan aina siihen saakka, kun vaihe upposi mereen noin kahdeksan sekuntia laskeutumisen jälkeen.

Mikäli nyt käytössä oleva jalkapallokentän kokoinen, kauko-ohjattu lautta olisi ollut tuolloin meressä laskeutumispaikalla, olisi vaihe saatu tuolloin jo tuotua takaisin.

Öljynporauslautan kaltainen laite pystyy pitämään paikkansa satelliittinavigoinnin ja tehokkaiden vesisuihkumoottorien avulla oikeassa paikassa ja asennossa kolmen metrin tarkkuudella voimakkaassakin merenkäynnissä.

Laskeutumisen jälkeen rakettivaihe kiinnitetään lautan kannelle ja tuodaan sillä takaisin maihin huollettavaksi ja tarkistettavaksi ennen uutta laukaisua.

Lennon vaiheet (T tarkoittaa laukaisuhetkeä)

T-3 sek
Ensimmäisen vaiheen yhdeksän moottoria käynnistyvät

T-0 sek
Moottorit saavuttavat täyden työntövoimansa ja 68,4 metriä korkea raketti nousee lentoon

T+20 sek
Falcon 9 alkaa kääntyä vähitellen vaakasuoraan lentoon noustuaan ensin lähes suoraan ylöspäin. Raketti suuntaa 51,6° pohjoiseen, samalle radalle avaruusaseman kanssa.

T+1 min 10 sek
Falcon 9 rikkoo äänivallin

T+2 min
Ensimmäisen vaiheen moottorien työntövoimaa pienennetään, jotta moninkertaisella äänen nopeudella lentävään rakettiin kohdistuva aerodynaaminen paine ei kasvaisi liian suureksi.

T+2 min 37 sek
Ensimmäisen vaiheen moottori sammuvat. Raketti on noin 80 km:n korkeudessa ja lentää Mach 10:n nopeudella.

T+2 min 41 sek
Toinen vaihe irtoaa ensimmäisestä vaiheesta, käynnistää muutamaa sekuntia myöhemmin oman moottorinsa ja jatkaa kohti kiertorataa. Toisen vaiheen moottori toimii kuusi minuuttia ja 38 sekuntia, minkä jälkeen Dragon on avaruudessa.

Ensimmäinen vaihe nousee lentoradallaan jopa 140 kilometrin korkeuteen, kunnes sen rakettimoottorit syttyvät, hidastavat sen nopeutta ja kääntävät vaiheen putoamaan haluttuun kohtaan suoraan alaspäin.

Ennen ilmakehän paksumpiin osiin saapumistaan noin 70 kilometrin korkeudesta noin 40 kilometriin saakka kolme yhdeksästä moottorista toimii ja jarruttaa edelleen vauhtia. Yhdessä ilmanvastuksen kanssa moottorit hidastavat nopeuden noin viisinkertaisesta äänen nopeudesta noin 900 kilometriin tunnissa. Ilmakehään saapumisen aikaan pitkän ja hoidan sylinterin asentoa hallitaan myös sen yläosasta avautuvilla neljällä ritilämäisellä vakaajalla.

Ensimmäisen vaiheen keskimmäinen moottori käynnistyy noin 15 sekuntia ennen laskeutumista. Neljä laskeutumisjalkaa avautuvat vain muutamaa sekuntia ennen lavetille osumista. Teoreettisesti laskeutumisnopeus on vain kaksi metriä sekunnissa, siis kävelyvauhtia, ja laskeutumisen tarkkuus on kymmenisen metriä – siis juuri sopiva jalkapallokentän kokoiselle (91 x 52 metriä) lavetille osumiseen.

Avaruuteen noussut Dragon-alus telakoituu avaruusasemaan kahden vuorokauden kestäneen lennon jälkeen. Se asettuu odottamaan aseman vierelle ja astronautit siirtävät sen avaruusaseman robottikäsivarren avulla kiinni aseman telakointiporttiin.

Tilaa aihepiirin Avaruus RSS-syöte

Eloi ja Arvid, kaksi komeettapölyhiukkasta

Haluatko nähdä asteroidin?

Näkyvissä myös taivaalla – mutta ei paljain silmin

Venus Express on hiljentynyt

Venuksen pikalinja

Rosettan komeetta uusin silmin

“Chury” ja sen pinnanmuodot

Kaasua ja pyrstö

Suomalaiset mukana tutkimuksissa

Herääkö Philae?

Onko Linnunrata galaktinen pikatie?

Dawn lähestyy Cerestä

Orion ja "vähän" muutakin

Brittien Mars-laskeutuja löytynyt

Beagle 2 - omituinen brittilaskeutuja

Korkean tason taustatulta

Hammaslääkärin pora Marsissa

Tehtävä: sterilisoi laskeutuja

Hätätilanne avaruusasemalla ohi

Falcon 9: laukaisu onnistui, laskeutuminen vain osittain

Uudelleenkäytettävä ensimmäinen vaihe

Lennon vaiheet (T tarkoittaa laukaisuhetkeä)

AIHEALUEET

ERIKOISTA

TIEDETUUBI