Avaruus | Tiedetuubi

ESA-blogi

Gaian tieteellinen johtaja on suomalainen Timo Prusti, joka kertoo seuraavassa tekstissä kokemuksistaan laukaisun aikaan Kouroussa. Hän esiintyi ESAn suorassa webbilähetyksessä ja oli mukana useissa TV-ohjelmissa heti laukaisun jälkeen, mutta hän ennätti kirjoittaa myös tämä tekstin eilen juuri ennen paluutaan Eurooppaan.

Gaia laukaistiin 19. joulukuuta 2013 kello 9:12:19 UTC. Koko viikon oli ollut useita sadekuuroja, ja sama epävakaa sää jatkui myös laukaisupäivänä, jolloin aikaisin aamulla kuuden maissa paikallisaikaa Kouroussa pyyhkivät useat kuurot laukaisualueen ylitse.

Taivas kuitenkin selkeni juuri ennen laukaisua, ja Gaia nousi matkaan hyvien tähtien merkeissä, sillä laukaisun aikaan aamulla taivaalla ei ollut juuri lainkaan pilviä.

Tänään 20. joulukuuta tätä kirjoitettaessa on taas sadellut, eikä Gaian laukaisusta olisi nähty kuin ehkä 10 sekuntia ennenkuin raketti olisi kadonnut pilviin.

Ennen laukaisua

Kaksi viikkoa Kouroussa on ollut hyvin intensiivistä aikaa. Gaia oli syksyn ajan laukaisukeskuksen S1-rakennuksessa, jossa satelliitit voivat olla niin kauan kun tankkeja ei olla täytetty. Siellä tehtiin myös viimeinen aurinkosuojan avaustesti lokakuussa, kun edellisen kerran olin paikan päällä.

Kun tulin uudelleen paikalle, oli Gaia jo tankattu ja siirretty S5-rakennukseen. Sojuz-kantoraketin yli vaihe Fregat, joka oli itse asiassa alun perin tarkoitettu toiselle satelliitille, oli jo odottamassa S3-rakennuksessa Gaiaa myös tankattuna.

S3 on tila, joka on tarkoitettu kaikkein herkimmin räjähtävien polttoaineiden käsittelyyn. Fregatin vieressä oli jo odottamassa Gaiaa varten erityisesti valmistettu raketin nokkakartio. Koska Gaia täytti melko tarkkaan koko nokkatilan, jouduimme tekemään erikoisen nokkakartion, mistä oli varmuuden vuoksi "kaiverrettu" hieman tilaa lisää reunoista, koska laukaisussa satelliitin ja seinien välissä täytyy olla riittävästi tilaa myös värähtelyille.

Gaia siirrettiin S3-rakennukseen, asetettiin Fregatin päälle ja koko nokkaosa pistettiin nokkakartion sisälle.

Lauantaina 14. joulukuuta Sojuz-raketti vietiin kiskoja pitkin laukaisualustalle. Toimenpide alkoi aamulla kuudelta, kun kokoonpanohallin ovet avattiin ja muutaman tunnin päästä vaakasuorassa rautatievaunun päällä ollut raketti oli siirretty ja nostettu pystyyn. Se oli mielenkiintoinen tapahtuma, etenkin kun sain seurata sitä aivan vierestä.

Samana iltana tuli jo nokkaosa, jossa siis Gaia ja Fregat olivat päällekkäin nokkakartion sisällä. Kahdeksan aikaan illalla venäläinen Soyuzin laukaisusta vastannut henkilökunta ruuvasi käsin nokkaosan kiinni Sojuziin 102 pultilla – he eivät käyttäneen mitään pneumaattisia koneita. Viimeisen kiristyksen teki yksi henkilö, jotta ruuvit ovat samalla voimalla kiinnitettyjä.

Sunnuntaista keskiviikkoon oli rauhallisempaa, koska suurin osa ajasta käytettiin miljoonan ja yhden asian tarkastamiseen.

Gaia lähtee matkaan!

Lähtölaskenta alkoi 13 tuntia ennen laukaisua. Niinpä ESAn insinöörikollegat ja Gaian rakentaneet Astriumin insinöörit istuivat tuoleihinsa Kouroun laukaisukeskuksen lähtövalvontarakennuksen Jupiterin kontrollihuoneessa keskiviikon iltapäivällä kello viiden aikaan. Itse seurasin heidän istumisiaan kun olin samana yönä valmistelemassa Arianespacen suoraa televisiolähetystä laukaisusta. Opettelin toimittaja Joshua Jampolin kanssa TV-maailman kikkoja, jotta pystyin suorittamaan tehtäväni englanninkielisen selostuksen tieteellisenä tukena.

Torstaiaamuna aikaisin ennen laukaisua kaikki olivat pirteitä. Tämä taisi johtua adrenaliinista. Päivä nousi klo 6:12:19 paikallista aikaa, kun seurasin laukaisua Jupiter rakennuksen parvekkeelta. Kuin Aurinko olisi noussut lännestä, mutta pian pystyi huomaamaan, että kyseessä olikin Auringon sijaan kirkkaasti loistanut Sojuz VS06, jonka kärjessä oli Gaia.

Itään päin suuntautunut laukaisu kaartui komeasti parvekkeen yli ja kohti oikean Auringon nousua idän puolella. Ensimmäinen vaihe lopetti toimintansa juuri oikeaan aikaan, jolloin neljä apurakettia irrotettiin raketista. Aamuauringossa ne sitten tuikkivat kuin pienet, alaspäin putoavat tähdet, kun samaan aikaan loppuosa raketista jatkoi kiihdytystä ylöspäin.

Arianespacen osuus Gaian saamisessa avaruuteen on laukaisu, mukaan lukien Fregatin osuus. Gaia tarvitsi kaksi Fregatin moottorin polttoa, joista ensimmäisellä Gaia saatiin ympyräradalle Maan ympärillä ja toisella se sysättiin kohti Lagrangen pistettä L2 vievälle radalle. Tuo piste on Gaian operointipaikka.

42 minuuttia laukaisun jälkeen Fregat oli tehnyt tehtävänsä ja irrottautui Gaiasta. Gaia oli vapaa ja Arianespace otti aplodit vastaan onnistuneesta laukaisusta.

Meillä oli kuitenkin vielä runsaasti töitä, sillä nyt oli Gaian vuoro toimia. Noin tunti ja vartti laukaisun jälkeen Gaian aurinkosuoja, eli "hame", avattiin ja puolitoista tuntia laukaisun jälkeen tiesimme, että Gaia oli saatu havaintokuntoon. Hame oli avautunut.

Tänään 20. joulukuuta olemme tehneet niin sanotun kakkospäivän operaation, missä hienosäädimme rataa kohti L2 pistettä Gaian omilla raketeilla. Tämä onnistui yhtä täsmällisesti kuin kaikki muutkin tähän asti tehdyt operaatiot Gaialla.

Sen jälkeen Gaia käännettiin 45 asteen kulmaan Aurinkoa kohti, eli olemme nyt operaatioasennossa ja vauhdilla menossa 1,5 miljoonan kilometrin päässä olevan L2-pisteen ymparillä olevalle radalle.

Kiitokset kaikille, jotka ovat tehneet mahdolliseksi tämän joulun parhaan lahjan – Gaian!

Timo Prusti

Lue myös Tiedetuubin Gaia-juttuja ja laukaisuseurantaa osoitteessa www.tiedetuubi.fi/gaia

ESA-blogi

Vuosi sitten avaruuteen laukaistu ESAn Gaia-teleskoopi on laite, joka kartoittaa taivasta huiman tarkasti. Tarkoituksena on muun muassa koota Linnunradasta ainutlaatuinen kolmiulotteinen kartta, mutta lisäksi Gaia havaitsee paljon muuta, kuten muita tähtiä kiertäviä planeettoja , ruskeita kääpiöitä, oman galaksimme ulkopuolella olevia kohteita sekä lähellä, aurinkokunnassa olevia pienkappaleita.

Gaian työtä ja sen havaintomaailmaa voi seurata kätevästi älypuhelimille tehdyllä sovelluksella. Barcelonan yliopiston tekemä sovellusohjelma näyttää paitsi kauniita kuvia ja interaktiivisia diagrammeja, niin myös kertoo Gaiasta, sen matkasta havaintopaikalleen ja siitä miten sen tekee työtään.

Sovellus kertoo myös ajantasaista tietoa siitä mitä Gaia on tekemässä ja kuinka paljon tietoa se on kerännyt. Myös kaikki uudet löydöt tulevat näkyviin puhelimeesi.

Sovellus katsoo lisäksi menneeseen: se kertoo Hipparcos-satelliitista, Gaian edeltäjästä, joka keräsi havaintoja 120 000 tähdestä ja muusta taivaalla olevasta kohteesta. Näistä on koottu suuri, tähtitieteilijöiden aktiivisesti käyttämä taivaan kartasto. Gaian havainnoista tullaan tekemään uusi, moninkertaisesti parempi ja laajempi kartasto, jonka ensimmäinen osa on tarkoitus julkistaa kesällä 2016.

Gaia havaitsee arvion mukaan viisi vuotta kestämään suunnitellun havaintorupeamansa aikana noin miljardia kohdetta – tämä vastaa noin petatavua tietoa (miljoona gigatavua). Tiedot käy läpi Gaian eri maissa ja eri tutkimuslaitoksissa oleva tietojenkäsittely ja -analyysiyhteistö, johon kuuluu myös Helsingin yliopiston tähtitieteilijäryhmä. Suomalaisten vastuualueena ovat havainnoista löytyvät aurinkokunnan pienkappaleet, eli uudet asteroidit ja komeetat.

Toistaiseksi ilmainen Gaia-app on saatavissa vain iOS- ja Android-käyttöjärjestelmille. Lähiaikoina sovellukseen ollaan vielä lisäämässä materiaalia. Sovelluksen tekemisen rahoittivat yhdessä Espanjan tieteellistekninen säätiö sekä Espanjan talous- ja kilpailukykyministeriö. Niinpä englannin lisäksi sovelluksen kielet ovat espanja ja katalaani.

Gaia-app on ladattavissa iTunesista ja Google Playsta.

Jäätä ja hajavaloa

Gaia laukaistiin avaruuteen tasan vuosi sitten, 19. joulukuuta 2013, ja se aloitti tieteellisen työnsä 25. heinäkuuta, eli hieman myöhemmin kuin oli tarkoitus. Syynä viivästymiseen oli satelliitin sisällä ollut vesihöyry; normaalisti kaikissa avaruuslaitteissa on sisällä ilmaa, joka laukaisun aikana ja avaruudessa pihisee siitä ulos tätä varten tehtyjä tiehyeitä pitkin. Tähtitieteellisissä havaintolaitteissa, joissa on herkkää optiikkaa, tähän on kiinnitetty erityistä huomiota, koska ilmassa oleva vesihöyry tiivistyy jääksi muun muassa peileihin. Siksi Gaiankin peileissä on sähkövastukset, joilla niitä voidaan lämmittää ja siten jäästä voidaan päästä vähitellen eroon.

Gaiassa vesihöyryä oli jostain syystä enemmän kuin oletettiin, joten vesihöyryn härmistyminen jääksi peilien päälle oli ongelma. Tämä saatiin hallintaan ajan myötä ja erityisillä kikoilla, joilla satelliitin sisälle jäänyttä ylimääräistä ilmaa puolipakotettiin ulos avaruuteen.

Lisäksi Gaialla oli – ja on edelleen – toinen ongelma: sen optiikkaan pääsee ylimääräistä valoa. Valoa ei tule paljon, ja sen määrä vaihtelee Gaian asennosta ja Auringon suunnasta riippuen.

Hajavalo ei haittaa havaintojen määrää, mutta vaikuttaa sen tekemien havaintojen laatuun. Kirkkaiden kohteiden tutkimista hajavalo ei haittaa paljoakaan, mutta himmeämpien tähtien kohdalla ero on merkittävä. Eniten tästä kärsivät spektrometriset havainnot, joiden avulla määritetään tähtien liikkumisnopeutta. Mikäli Gaia pystyy jatkamaan havaintojaan suunniteltua pitempään, saadaan silloin enemmän havaintoja erilaisissa hajavalotilanteissa, ja siten tulokset ovat parempia.

Joka tapauksessa Gaian mittaukset ovat nytkin paljon aiempia parempia, joten vaikka Gaia-lentoon osallistuvat tähtitieteilijät ovat hieman pettyneitä, saavat he käsiinsä päivittäin ainutlaatuista havaintomateriaalia.

ESA-blogi

Gaia laukaistiin tänään onnistuneesti avaruuteen Kouroun avaruuskeskuksesta Sojuzin laukaisulla numero VS06.

Täysin suunnitelmien mukaan tapahtunut lento alkoi täsmälleen klo 11:12:19 ja ensimmäinen kriittinen vaihe päättyi 101 minuuttia myöhemmin, kun Gaia oli avaruudessa omin voimin, sen aurinkosuoja sekä aurinkopaneelit olivat avoinna, ja se oli oikeassa asennossa yhteydessä lennonjohtoon.

Tämän jälkeen avaruusaluksen systeemejä tarkistetaan ja laukaisun ajaksi sammutettuja laitteistoja käynnistellään vähitellen.

Alla on animaatio siitä, miten Gaia tulee lentämään tästä kohti Lagrangen pistettä numero 2.

Suomalaiset mukana Gaian tiedetyössä

Gaian laukaisusta tulleessa suorassa lähetyksessä oli tiukka suomalaisleima, sillä lennon tiedejohtajana toimiva Timo Prusti selitti koko ajan laukaisuvalmisteluja sekä laukaisua.

Selvästi laukaisun sykähdyttämä Timo on ollut mukana Gaia-hankkeessa jo seitsemän vuoden ajan, ja edessä on nyt ainakin viisi ja puoli vuotta kestävä työsarka.

Kuulemme hänen kommenttejaan laukaisusta lisää myös Tiedetuubissa lähipäivinä.

Havaintojen käsittelyyn osallistutaan myös Helsingin yliopistolla, missä kannetaan päävastuu Gaian tekemistä asteroidihavainnoista. Gaia skannaa kahdella kaukoputkellaan koko ajan taivasta.

Se ei pysty silti itse erottamaan tähtiä ja esimerkiksi asteroideja toisistaan, sillä sen kannalta kyseessä ovat vain pisteet taivaalla. Asteroidit ja muut aurinkokunnan pienkappaleet voidaan kuitenkin erottaa havainnoista siksi, että niiden paikat muuttuvat nopeasti: Gaian havaintoja käsitellään koko ajan ja kuvia verrataan saman tien automaattisesti hieman varhaisempiin kuviin, ja näin liikkuvat kohteet tulevat esiin.

"Niiden radat lasketaan automaattisesti ja tietoja verrataan nyt tiedossa olevien kappaleiden tietoihin", kertoo Helsingin yliopistossa hanketta vetävä professori Karri Muinonen.

"Arvioiden mukaan silti havainnoissamme on noin 200 tuntematonta kohdetta vuorokaudessa, mutta suurin osa niistä on luonnollisesti sellaisia kohteita, että niille ei löyty automaattisesti vastinetta tietokannoista. Meidän tehtävämme on sitten setviä näistä mahdollisesti oikeasti uudet löydöt."

Gaia pystyy havaitsemaan erityisen hyvin Maan radan sisäpuolella olevia asteroideja, joita ei ole aiemmin pystytty havaitsemaan hyvin. Niiden joukossa saattaa olla myös maapalloa mahdollisesti uhkaavia kappaleita, joten Gaian havainnot saattavat olla paitsi kiinnostavia, niin myös erittäin tärkeitä.

"Joka tapauksessa tulemme saamaan paljon uutta tietoa tähtien lisäksi myös aurinkokunnastamme, ja lopulta sijaintitietojen ohella meillä on hyvälaatuisia, pitkiä kirkkauskäyriä sekä spektritietoja kenties jopa 400 000 aurinkokunnan pienkappaleesta", jatkaa Muinonen.

"Tämä vie hurjasti niiden tuntemusta eteenpäin!"

Karri Muinonen kertoo tarkemmin Helsingin yliopiston tekemästä työstä ja asteroidihavaintojen merkityksestä tässä haastattelussa.

Tiedetuubin kaikki Gaia-artikkelit ovat täällä: tiedetuubi.fi/ESA_gaia.

Gaiaa kuljettava raketti laukaisuvalmiina

ESA-blogi

ESAn Gaia-satelliitti laukaistaan tänään klo 11:12:19 Suomen aikaa ja tätä kirjoitettaessa (noin klo 10) kaikki merkkivalot laukaisuun liittyen näyttivät vihreää.

Lennonjohdon näyttötaululla oleva valot ovat siis suotuisia:

- Tuulet, etenkin laukaisupaikan korkean ilmakehän tuulet, sää ja avaruussää ovat hyvin rajojen sisällä
- ESAn Estrack-antenniverkon kaikki maa-asemat ovat valmiina ja toiminnassa
- Etenkin verkon kaikki tärkeimmät asemat Gaian kannalta (Perth ja New Norcia Australiassa, Cebreros ja Masplalomas (Espanjassa) on viritetty Gaiaa varten. Perthin 15-metrinen antenni on jo vastaanottotilassa. Se saa ensimmäisenä yhteyden Gaiaan n. 39 minuuttia laukaisun jälkeen.
- Seurantaverkosta Euroopan avaruusoperaatiokeskuksessa ESOCissa vastaava johtaja Bret Durrett (kuvassa vasemmalla) näyttää tärkää merkkiä: "Kaikki on GO!"

Sojuz Kouroun laukaisupaikalla (kuvassa on Galileo-satelliittja laukaisut raketti, ei Gaian raketti). Laukaisun aikaan Kouroussa on aikainen aamu.

Sojuz-raketin tankkaus aloitettiin noin neljää tuntia ennen laukaisua klo 6 Suomen aikaan. Sen päätyttyä 53 metriä korkea suojarakennelma kantoraketin ympärillä rullattiin sivuun ja laukaisulähtölaskenta alkoi.

Laukaisun (joka tapahtuu sekunnilleen 11:12:19) jälkeen Sojuz suuntaa taivalle hieman itään ja 118 sekunnin lennon jälkeen Sojuzin neljä apurakettia sammuvat. Ne putoavat pois ja raketin keskimmäinen vaihe jatkaa työntämistä. Nokkakartio irtoaa 220 sekunnin päästä laukaisusta, jolloin raketti sekä Gaia ovat noin sadan kilometrin korkeudessa. Suojuksen ainoa tehtävä on suojata satelliittia ilmakehän alaosissa.

Sen jälkeen kun raketin toinen ja kolmas vaihe ovat tehneet tehtävänsä, vastuun Gaian viemisestä tarkalleen oikealle radalleen kantaa Fregat-raketti, Sojuzin neljäs ja ylin vaihe. Sen rakettimoottori toimii kaksi kertaa, ennen kuin Gaia irtoaa Fregatista 42 minuutin kuluttua laukaisusta. Sen jälkeen Gaia on omillaan.

Nyt seuraa laukaisun kenties jännittävin vaihe: irtoamisen jälkeen kenties heittelehtivä Gaia suuntaa itsensä oikeaan asentoon Maan ja Auringon suhteen, käynnistää laukaiun aikaan sammutettuja laitteitaan, avaa yli kymmenmetrisen aurinkosuojansa, jonka mukana toisella puolella ovat aurinkopaneelit. Tämä vaihe alkaa 88 minuutia laukaisun jälkeen ja päättyy noin 17 minuutin kuluttua, silloin kun laukaisusta on kulunut 101 minuuttia.

Vasta silloin virallisesti Gaian laukaisu julistetaan onnistuneeksi.

Kaikki aiemmat Tiedetuubin Gaia-artikkelit ovat kätevässä osoitteessa tiedetuubi.fi/gaia.

Suora lähetys laukaisusta

Nokkakartio irtoaa noin 100 km:n korkeudessa

ESA-blogi

Huomenna torstaina on tärkeä päivä, sillä vuosien ajan suunniteltu, rakennettu, testattu ja haaveiltu Gaia laukaustaan silloin avaruuteen.

Pari tonnia painavan omalaatuisen avaruusteleskoopin tehtävänä on mitata ennätyksellisen tarkasti satojen tuhansien tähtien ja aurinkokuntamme pienkappaleiden sijainnit ja kirkkaudet moneen kertaan noin viisi vuotta kestävän lentonsa aikana.

Gaia on siis tähtitaivaan supertarkka kartoittaja, mutta sen ensimmäinen tehtävä avaruuteen pääsynsä jälkeen navigoida Maan luota noin 1,5 miljoonan kilometrin etäisyydellä olevalle havaintopaikalleen.

Auringon ja Maan vetovoimien tasapainopiste 2, eli niin sanottu Lagrangen piste 2 sijaitsee Auringosta katsottuna Maan toisella puolella, ja se sopii erinomaisesti tähtitieteellisille avaruusaluksille; maailmankaikkeuden alun mikroaaltosäteilyn tutkija Planc ja infrapunateleskooppi Herschel olivat L2-pisteessä ja Hubblen avaruusteleskoopin seuraaja JWST sijoitetaan myös L2-pisteeseen.

Tarkkaan ottaen L2:ssa olevat avaruusalukset kiertävät kiertoradalla matemaattisen pisteen ympärillä. Gaia saapuu sinne - jos kaikki sujuu hyvin - noin 7. tammikuuta ja silloin ESAn Darmstadtissa, Saksassa, Euroopan avaruusoperaatiokeskus ESOCissa oleva lennonjohto on erittäin tarkkana. Laukaisun jälkeen lennonjohdossa ollaan toki aina valppaina, mutta asettuminen L2:n ympärille on lennon eräs kriittisimmistä hektistä.

"Kyseessä on monimutkainen manöveeri, jonka aikana meidän tulee käyttää Gaian rakettimoottoreita epäsuorasti, sillä emme voi antaa Gaian kääntyä sellaiseen asentoon, missä Auringon kirkas paiste voisi vaurioittaa herkkiä havaintolaitteitamme", selittää Dave Milligan, Gaian operaatiojohtaja lennonjohdossa. "Se on hyvin jännittävä hetki, eikä meillä olen paljoakaan varaa virheisiin."

Toinen tärkeä päivä on 14. tammikuuta, jolloin Gaian rataa hienosäädetään.

Hyvin valmistautunut lennonjohto

ESOCissa sijaitseva lennonjohto on ollut valmis laukaisuun jo marraskuusta alkaen, jolloin Gaia oli tarkoitus lähettää matkaan. Laukaisua jouduttiin kuitenkin lykkäämään noin kuukaudella, koska aluksen radiolaitteisiin haluttiin tehdä tarkistuksia.

Lennonjohto on valmistautunut toimimaan Gaian kanssa monin erilaisin simulaatioin: kaikkia lennon vaiheita ja mitä moninaisimpia häiriötilanteita on harjoiteltu kuukausien ajan.

Jo ennen laukaisua lennonjohto on myös jo yhteydessä itse Gaiaan ja alus on jo nyt laukaisua odottaessaankin jo "päällä". Kaikkiaan lennonjohdossa on ollut 44 todenmukaista simulaatiota, joiden aikana on käyty läpi noin 700 erilaista toimenpidettä.

Gaia pääsee omille teilleen Sojuz-kantoraketista kun laukaisusta on kulunut 42 minuuttia. Sitä ennen Gaia on jo ollut yhteydessä ESAn Australiassa, Perthissä olevaan vastaanottoasemaan, jolloin saadaan ensimmäisen kerran kunnollinen tieto Gaian tilanteesta laukaisun jälkeen.

Sen jälkeen myös muuta ESAn seurantaverkon maa-asemat nappaavat Gaian telemetriatiedot.

Kieppuva alku?

Heti Sojuzin ylimmästä vaiheesta irtaantuminen jälkeen Gaia tekee lyhyen ajan kuluessa koko joukon tärkeitä toimia: se avaa aurinkosuojansa, jonka alapuolella ovat aurinkopaneelit, ja se paineistaa ohjausrakettimoottoriensa polttoainetankit.

Tämän aikana Gaia on myös aivan omillaan, eikä se pyrikään pitämään asentoaan vielä täysin hallinnassa, koska todennäköisesti heti raketista irtoamisen jälkeen se saattaa olla pienessä pyörimisliikkeessä ja on turvallisempaa antaa Gaian heittelehtiä vapaasti. Tämän seurauksena yhteys saattaa pätkiä ja koko toimenpidesarja on ohjelmoitu Gaiaan jo etukäteen.

"Saattaa kestää jopa 17 minuuttia, ennen kuin Gaia on korjannut asentonsa ja yhteys Maahan palautuu", kertoo Dave Milligan.

"Aika ei ole pitkä, mutta nuo minuutit tuntuvat pitkiltä, sillä lennonjohtajat eivät koskaan pidä tilanteista, joissa alukseen ei ole yhteyttä eikä sille voi tehdä mitään".

Noin 27 tuntia laukaisun jälkeen, 20. joulukuuta iltapäivällä, Gaia käyttää ensimmäisen kerran avaruuteen päästyään moottoreitaan ratamuutokseen, kun se sysää itsensä Maan luota kohti L2-pistettä vievälle radalle. Tuon polton tarkka aika ja pituus päätetään vasta sen jälkeen, kun tiedetään miten tarkasti halutulle radalle Sojuz on Gaian kuljettanut.

Parin ensimmäisen päivän aikana Gaian systeemit tarkistetaan ja sen teleskooppeja aletaan jo valmistella käyttöön. Kaikkiaan kestää neljä ja puoli kuukautta, enne kuin Gaia on valmis aloittamaan varsinaiset tieteelliset havainnot.

Teleskooppien tarkistaminen ja kalibrointi tehdään huolella, koska saatavien mittausten tarkkuus riippuu näistä alkuvirityksistä.

Tähdet merkitsevät onnistuneita Sojuz-laukaisuita

ESA-blogi

ESAn tähtikartoittajasatelliitti Gaia on rullattu viikonlopun aikana laukaisualustalleen ja Gaian sisältävä nokkakartio sekä ylin vaihe on kiinnitetty Sojuz-rakettiin.

Seuraavassa on muutamia kuvia viime päiviltä.

Nyt niin rakettiin kuin Gaiaankin tehdään viimeisiä tarkistuksia ennen torstaina tapahtuvaa laukaisua.

Ylemmässä kuvassa on Sojuz laukaisualustallaan vielä ilman nokkakartiota ja ylintä vaihetta. Alemmassa kuvassa on rakettia kuljettavan rautatievaunun kylkeen maalatut viisi tähteä merkkinä viidestä Kourousta tehdystä onnistuneesta Sojuz-laukaisusta.

Gaia saapumassa laukaisupaikalle ja siellä Sojuzin nokkaan nostettavaksi.

Kuvat: ESA ja Timo Prusti

Kiinalaisten ensimmäinen kuva Kuun pinnalta

Jarmo Korteniemi

Kiinalaisten ensimmäinen kuva Kuun pinnalta. Lähetetty Weibon eli Kiinan Twitterin kautta.

Kiinan Chang'e 3 -luotaimen laskeutumispaikka on varmistunut Mare Imbriumin eli Sateiden meren luoteiskolkaksi. Tarkka paikka on 44,12 astetta pohjoista leveyttä, 19,51 astetta läntistä pituutta. Sijainti siirtyi aiotusta paikasta, Sinus Iridumista, hieman itään.

Laskeutuminen suoritettiin ensimmäisenä mahdollisena hetkenä, ilmeisesti koska kaikki vaikutti toimivan hyvin (ja niin menikin loppuun saakka). Samalla tapahtumaa myös vähän aikaistettiin ilmoitetusta.

Meiltä katsottuna muutos tarkoittaa, että luotain on hitusen "keskempänä" Kuuta. Seudun erottaa hyvin paljaalla silmällä, mutta laitetta ei kylläkään voi nähdä meiltä asti edes teleskoopilla.

Chang'e-3:n todellinen laskeutumispaikka valokuvamosaiikissa (ylempi kuva) ja laajemman alueen kattavalla kartalla (alempi kuva). Laplace-F -kraatteri on läpimitaltaan 6 km. Mosaiikki on kooste Lunar Orbiter -luotainten kuvista.

Mitä paikalla voidaan tutkia?

Laskeutumisalue poikkeaa hieman alunperin ilmoitetusta paikasta myös geologialtaan. Se on kyllä yhä harvinaisten KREEP-aineiden esiintymisaluetta, vaikkakin pitoisuudet luultavasti ovatkin vaatimattomampia. Eikä sieltä ei ole mitään mahdollisuuksia lähteä tutkimaan Juravuoriston thorium- tai uraanivarantoja. Matkaa sinne on yli 150 kilometriä. Kulkijan pääsee näillä näkymin enintään 10 km päähän.

Yutu pystyy toisaalta tarkastelemaan täällä useampia laavakerroksia kuin oli alunperin tarkoitus. Muutaman kymmenen kilometrin päästä nimittäin löytyy suurempia tuoreita kraattereita kuin Sinus Iridumilta. Näissä törmäyksissä ympäristöön - eli myös laskeutumisalueelle - on lentänyt kiviä siis myös paljon syvemmältä. Kenties jopa useiden kilometrien syvyydestä. Nyt päästään ehkä käsiksi muutoin täysin saavuttamattomien kivikerrosten saloihin. Olettaen tietysti että oikeat kivet löytyvät.

Chang'e laskeutui ehkä suoraan pohjois-eteläsuuntaisen "ryppyharjanteen" päälle, tai ainakin sen lähelle. Piirre näkyy juuri ja juuri ylläolevissa kartoissa. Nämä muutaman kilometrin levyiset matalat harjanteet ovat laavojen jäähtyessä ja kasaan painuessa syntyneitä puristusrakenteita. Tyypillisimmillään ne ovat juuri Kuun laajimmilla laavakentillä. Harjanteeseen tutustumalla voidaan selvittää Kuun laavojen käyttäytymistä siinä missä koostumustakin.

Mare Imbriumin oudoin erikoispiirre on suuri massakeskittymä, jonka painovoima näkyy selvästi jopa yli lentävien satelliittien radoissa. Se johtuu paksusta laavapatjasta ja sen alla ylös nousseesta raskaasta Kuun vaipan materiasta. Massastaan huolimatta seutu ei ole juuri vajonnut alaspäin, ja aiheuttaa näin poikkeaman painovoimaan. Monien suurimpien törmäysaltaiden kohdalta löytyy massakeskittymiä, eli fingelskaksi "masconeita" (engl. mass concentration, kartta alla). Mare Imbriumin masconi niistä kaikkein suurimpia ja voimakkaimpia.

Juttua päivitetty illan aikana.

Kuun painovoimakartta. Massakeskittymät näkyvät punaisella ja pienemmän painovoiman alueet sinisellä, Mustalla pisteellä on merkitty Chang'e:n laskeutumispaikka. Kuvan lähde: Länsi-Australian geodesian keskus, Curtin University, Australia.

Tiedetuubin muita artikkeleita Kiinan kuulaskeutumisesta:

Kuupupu Kuun pinnalla (14.12.2013)

Chang'e laskeutui Kuuhun (14.12.2013)
Kiina hamuaa palan Kuusta (13.12.2013)
Jadejänis kiertää Kuuta (6.12.2013)

Kiina hamuaa palaa Kuusta tänään

Jarmo Korteniemi

Nyt lauantaina Kuussa tehdään historiaa. Tai historiaa toistetaan, mutta uusin voimin ja uudella tekniikalla. Kiinan Chang'e-3 -luotain ja sen Yutu-kulkija (suomeksi "Jadejänis") laskeutuvat Kuun pinnalle.

Laskeutuminen tapahtuu puoli neljä iltapäivällä Suomen aikaa. Kulkija ajetaan ramppia pitkin pinnalle kuutisen tuntia myöhemmin. Perustarkistusten jälkeen Yutu ja Chang'e-3 valokuvaavat toisensa, sekä toimivuuden varmistamiseksi että PR:n takia. Otoksia tullee nähtäväksi myöhään lauantaina tai yöllä. Näin siis, mikäli kaikki menee suunnitellusti.

Vaikka Kiinan Kuuohjelma onkin sujunut toistaiseksi aikataulussa, laskeutuminen on riskialtista. Automatiikan pettäminen, tai vaikkapa vain pienen kraatterin kaltevalle reunalle laskeutuminen voi johtaa ongelmiin.

Laskeutumislue näkyy paljain silmin

Chang'e:n kohdealue on 200 km halkaisijaltaan oleva pyöreä Sateenkaartenlahden tasanko (Sinus Iridum). Tarkka sijainti selviää vasta kun laite nököttää paikallaan signaaliaan lähettäen.

Sateenkaartenlahti erottuu hyvin paljaalla silmälläkin. Se näkyy pienenä lisäkkeenä Sateiden meren (Mare Imbrium) suuren pyöreän hahmon – ja koko näkyvän Kuun – vasemmassa ylälaidassa.

Laskeutumisen aikaan Sinus Iridumilla sarastaa aamu, meiltä katsoen Kuu on lähes täysi. Seudun pinnanmuodot avautuvat parhaiten kiikareilla tai kaukoputkella varjojen ollessa pisimmillään. Näin käy sekä laskeutumisen tienoon että joulun jälkeisinä öinä. Sinus Iridumin länsi- ja pohjoispuolella kohoava Juravuoristo on varsin komeata katsottavaa.

Reunavuoret on nimetty sveitsiläisen vuoriston mukaan, samoin kuin myös dinosaurusten hallitsema Maan geologinen kausi 200-150 miljoonaa vuotta sitten. Kuun Juravuorilta on kuitenkin varsin turha etsiä fossiileja.

Pelkkää tylsää kiveä?

Sinus Iridum on tasanko jolla ei juuri ole korkeuseroja. Voisi kuvitella, että Chang'e siis laskeutuu keskelle ei mitään. Mutta silloin olisi väärässä.

Kuun alavat tasangot ovat laavaa, joka on pulpunnut pinnalle ja peittänyt jättimäisten kraatterien pohjia. Eräs kraattereista on Sinus Iridum. Juravuoret ovat sen reunavallit, joissa paljastuu 4 km paksu siivu muutoin pinnan alle jäävää Kuun historiaa.

Tasangon laavojen on päätelty jähmettyneen 3 - 3,5 miljardia vuotta sitten. Sen jälkeen ei alue ole juurikaan muuttunut. Mutta täällä kiinnostavaa onkin se, mitä itse laavasta ja sen alta löytyy.

Harvinaisia maametalleja

Kiinalaiset voivat hyvinkin iskeä laitteensa lähelle kultasuonta. Kuvainnollisesti, tosin, vaikka kyse onkin metalleista.

Osa tummasta laavatasangosta ja etenkin niiden reunamista koostuu erikoisista aineista. Seutua kutsutaan "KREEP-alueeksi" siellä varsin yleisten aineiden mukaan. Nimi tulee kaliumista (kemiallinen merkki K), harvinaisista maametalleista (REE, engl. rare-earth elements) ja fosforista (kemiallinen merkki P). Suomalainen akronyymi olisi siis KHMMF.

Pintalaavoissa on kymmeniä prosentteja rautaa ja titaania. Juravuorilta taas löytyy thoriumrikasta kiveä, kenties uraaniakin. Ja monta muutakin käyttökelpoista ainetta. Kaikki tämä on selvinnyt satelliittimittausten ja Apollo-lennoilta tuotujen muutamien näytteiden pohjalta. On tärkeää, että oletukset varmistetaan paikan päältä. Chang’e tulee olemaan hyödyksi.

Aineiden pitoisuudet eivät välttämättä ole sellaisia, että niitä kannattaisi ikinä hiissata tälle pallolle hyötykäytön toivossa. Ne tulevat kuitenkin varmasti helpottamaan Kuuhun joskus rakennettavien siirtokuntien toimintaa. Ennen tätä (utopiaa?) on kuitenkin tärkeää saada selville, kuinka paljon hyödyllistä tavaraa siellä todella on. Ja missä muodossa. Ja kuinka syvällä.

Syy aineiden olemassaoloon on kuitenkin jo selvillä. Metallit kertovat Kuun syntymästä ja kehityksestä.

Yllä olevassa kartassa ovat kaikki tähän mennessä tehdyt kuuhunlaskeutumiset.

Kuun lyhyt historia

Nykykäsityksen mukaan Kuu oli syntymänsä jälkeen kymmeniä miljoonia vuosia suurelta osin sula, kenties kauttaaltaan. Tämä oli seurausta syntymisprosessista. Kun planeetat törmäävät, vapautuu paljon energiaa.

Magmameren aines jäähtyi ja alkoi hiljalleen kiteytyä. Kevyt tavara nousi pinnalle ja jähmettyi kuin puuron kuori. Raskaammat kiteet taas painuivat alemmas ja muodostivat Kuun vaipan.

Väliin jäi kerros nestemäisenä pysyvää huonosti kiteytyvää tavaraa, KREEP-aineita. Jostain syystä niitä näyttää kertyneen eritoten Maahan päin kääntyneelle puolelle.

Myöhemmät isot törmäykset kaivautuivat syvälle. KREEP-tavaraa siirtyi pinnalle paitsi törmäysten heitteleenä, myös tulivuorten pumppaamana. Aineet kertyivät laavapatjojen alle ja niiden alimpiin kerroksiin. Myöhemmät törmäykset levittivät tavaraa edelleen.

Nuorimmat kraatterit antavat oivia läpileikkauksia laavakerroksista, jopa satojen metrien syvyyteen asti. Hyvällä tuurilla Chang’e sattuu laskeutumaan sellaisen lähistölle.

Avaruuskilpailun alkuaikoina Kuun pinnalle tipahteli laitteita harva se kuukausi, osa tarkoituksella, osa vahingossa. Mikään laskeutuja ei kuitenkaan ikinä tutkinut samoja seutuja kuin Chang'e-3. Lähimpänä kävi Neuvostoliiton Lunokhod-1 -kulkija vuosina 1970–71. Sillä ajeltiin 175 kilometriä etelämpänä vastaavia pätkiä mitä Yutulla aiotaan tulevien kolmen kuukauden aikana.

Edellisestä laskeutumisesta Kuuhun on kulunut jo 37 vuotta. Koko pallo on opittu tuntemaan tässä välillä paljon paremmin – satelliittitutkimusten kautta. Pinnallakin on jo vihdoin aika tehdä tiedettä nykyaikaisilla laitteilla. Chang'e-3 on sopivassa saumassa historian tekemiseen.

Päivitys (13.12.2013): Korjattu virheellinen laskeutumisajankohta. Jutussa väitettiin aluksi (vanhentuneisiin tietoihin perustuen), että se tapahtuisi vasta maanantaina.

Tiedetuubin muita artikkeleita Kiinan kuulaskeutumisesta:

Kuupupu Kuun pinnalla (14.12.2013)

Pikakatsaus laskeutumispaikkaan (14.12.2013)

Chang'e laskeutui Kuuhun (14.12.2013)

Jadejänis kiertää Kuuta (6.12.2013)

PS. Jos haluat vaikkapa suunnitella oman lentosi Kuun pinnalle ja löytää sille hyviä laskeutumispaikkoja, niin tämä tiiliskivi auttaa kovasti.

Alla vielä kiinalaisanimaatio Chang'e 3:n lennosta:

Viimeinen katse Gaiaan

ESA-blogi

ESAn Gaia-avaruusteleskoopi on nyt suljettu kantorakettinsa nokkakartion sisään. Hieman yli neljä metriä halkaisijaltaan oleva ja 11,4 metriä korkea, kahdesta puolikkaasta koostuva kartio suojaa Gaiaa laukaisun alkuvaiheessa, kun Sojuz-kantoraketti lentää ilmakehän tiheimpien osien lävitse.

Nokkakartio irroitetaan vain 187 sekunnin (kolmen minuutin ja seitsemän sekunnin) kuluttua laukaisusta, jolloin raketti on jo turvallisesti sadan kilometrin korkeudessa. Siellä ilma on jo niin ohutta, ettei siitä ole haittaa satelliitille.

Gaian "kapsulointi" tapahtui Kouroun avaruuskeskuksen hallin S3B puhdastilassa, mistä raketin kokonainen nokkaosa kuljetetaan laukaisualustalle ensi viikolla kun raketti on siirretty kokoonpanohallistaan sinne ja nostettu pystyyn.

Itse Sojuz-raketti on jo valmis; sitä on koottu Venäjältä tuoduista osista jo alkusyksystä alkaen ja se on ollut valmiina odottamassa marraskuun alusta. Se kuljetetaan (samaan tapaan kuin esimerkiksi Baikonurissa) rautatiekiskoilla vaakatasossa erityisvalmisteisen vaunun päällä kokoonpanohallistaan laukaisualustalle, missä se nostetaan pystyasentoon.

Siinä missä Baikonurissa raketti kuljetetaan laukaisuvalmiina alustalle, liitetään Kouroussa hyötykuorma – siis raketin ylin vaihe Fregat ja sen päällä oleva satelliitti suojakartion sisällä – kantoraketin nokkaan vasta laukaisupaikalla.

Laukaisu on edelleen aikomus tehdä ensi torstaina 19. joulukuuta klo 11:12:19 Suomen aikaa (06:12:19 paikallista aikaa Kouroussa). Hieman yli kaksi tonnia laukaisun aikaan painava Gaia on kaikkiaan 25. Arianespace-yhtiön avaruuteen lähettämä tieteellinen satelliitti.

Gaian Sojuz-rakettia koristaa suurikokoinen kuva Gaiasta, tähtitaivaasta ja avaruutta ihmettelevästä Gaia-jumalattaresta. Kerroimme enemmän kuvasta ja Gaia-nimen taustasta aiemmassa artikkelissamme Tarina Gaian logon taustalla.

Palamme kantorakettiin ja laukaisun yksityiskohtiin tarkemmin ensi viikolla.

Sojuzin kokoonpanohallin MIK:n ovi ja taustalla näkyvä laukaisualustan suojatorni. Kuva: Timo Prusti.

Gaia asennettu Sojuzin ylimmän vaiheen päälle

ESA-blogi

Omalaatuiselta, kultapaperiin käärityltä tölkkimäiseltä paketilta näyttävä Gaia kiinnitettiin myöhään tiistaina Sojuz-kantoraketin ylimmän vaiheen päälle. Raketin ylimpänä vaiheena toimii Fregat, venäläistekoinen rakettivaihe, joka tulee viemään Gaian Maan luota kohti Lagrangen pistettä L2 vievälle radalle.

Fregat on omatoiminen, luotettavaksi osoittautunut rakettivaihe, jota voidaan käyttää niin Maata kiertävien satelliittien vientiin tarkasti oikealle radalle, planeettaluotainen lähetykseen ja Gaian tapaan omalaatuisemmillekin lentoradoille kuljettamiseen.

Seuraavaksi Gaian ja Fregatin muodostama "pino" suljetaan raketin nokkakartion sisään. Kartio koostuu kahdesta puolikkaasta, jotka liitetään yksinkertaisesti toisiinsa. Sen jälkeen satelliittia ei enää nähdä, vaan viimeiset kuvat siitä Maan pinnalla voidaan ottaa juuri ennen kuorien kiinnittämistä toisiinsa.

Gaia itse on sen sijaan koko ajan hengissä: siihen syötetään virtaa johdolla, se on toiminnassa, siihen ollaan yhteydessä ja sen toimintoja tarkkaillaan koko ajan. Satelliitille laukaisu avaruuteen on kuin lapsen syntymä: lapsi on jo hengissä äidin kohdussa ja tulee toimeen napanuoran ansiosta, mutta vasta synnytyksen jälkeen lapsi on lopullisessa toimintaympäristössään ja toimii itsenäisesti.

Laukaisu tapahtuu viikon kuluttua torstaina 19. joulukuuta klo 11:12:19 Suomen aikaa.

Fregat (alhaalla) ja Gaia (ylhäällä) juuri ennen toisiinsa liittämistä. Kullan värinen materiaali molemmissa aluksissa on suojamateriaalia, joka kiiltävänä heijastaa Auringon valoa ja auttaa siten pitämään lämpötilan vakiona aluksen sisällä. Fregatin ja Gaian pinnoite on hieman eri väristä, koska ne ovat eri valmistajien tekemiä ja Fregatin pinnoitteen pitää kestää vain muutaman tunnin ajan avaruudessa. Kuvat: Arianespace.