HiRISE

Tarkin Mars-kamera otti kuvan: Schiaparelli-laskeutujan viimeinen lepopaikka herätti uusia kysymyksiä

To, 10/27/2016 - 21:37 Jarmo Korteniemi
Kuva: NASA / JPL-Caltech / MSSS

Schiaparellin törmäyspaikka on saatu kuvattua tarkalla HiRISE-kameralla. Kuvat herättävät uusia kysymyksiä tapahtumien tarkasta kulusta.

Viikko sitten Marsin pintaan törmännyt Euroopan avaruusjärjestön epäonninen laskeutuja saatiin suunnitelmien mukaan kuvattua tarkalla HiRISE-kameralla. Täysikokoinen kuva on ihasteltavissa ESAn sivuilla.

NASAn luotaimessa lentävän kameran erotuskyky on 25 cm luokkaa kuvapistettä kohden.

Tärkein kuvassa näkyvä kohde on 2,4-metrinen tumma läikkä, jota ympäröi himmeämpi heittelekenttä. Läikkä vastaa kuoppaa, jonka pitäisikin syntyä 300-kiloisen mötikän törmätessä maahan muutamia satoja kilometrejä tunnissa. Laskelmien perusteeella kuopan oletetaan olevan noin 50 cm syvä.

Kuoppa on laskeutujan törmäyksen aiheuttama.

Aiemmin otetussa epätarkemmassa kuvassa törmäyskohdassa näkyi 15x40 metrinen suttuinen soikio. Nyt alueesta erottuu monia yksityiskohtia, kuten yhteinäinen tumma heittelealue lähellä keskuskuoppaa, sekä kymmenien metrien päähän ulottuva yksittäinen kaareva viiva. Näiden piirteiden tarkka alkuperä on vielä hämärän peitossa. Asiaa tutkitaan kuumeisesti.

Keskuskuopan lähellä olevan sutun epäillään alustavasti johtuvan hydrasiinitankin räjähdyksestä, joka tapahtui jostain syystä toispuoleisesti. Sen aiheuttama paineaalto olisi siis suuntautunut länteen. Koilliseen ulottuvan pitkän viivan aiheuttaja taas on epäselvempi. Kyse lienee jostain osasta, joka on sinkoutunut irti laskeutujasta.

Viivan aiheuttaja osui maahan 10–20 metrin päässä törmäyspaikasta ja kulki edelleen 50 metrin etäisyydelle joko pintaa pitkin tai sitä hipoen. Samalla se kääntyi yhteensä noin 60 astetta, mikä ei pelkästään ballistisesti lentävälle heitteleelle ole mahdollista. Ilmiselviä vaihtoehtoja on kaksi: Osanen on vierinyt joko loivaa paikallista rinnettä pitkin tai sitten se on kääntynyt täysin itsenäisesti. Jälkimmäisessä tapauksessa kyse voisi olla vaikkapa räjähdyksessä hetkellisesti käynnistyneestä ja saman tien laskeutujasta irronneesta jarruraketista. Kolmannessa vaihtoehdossa osa irtosi juuri ennen törmäystä, mutta tällöin sen alkuperäisessä törmäyskohdassa täytyisi olla enemmän tummaa heittelettä. Osa kun olisi pudonnut samaa vauhtia laskeutujan kanssa.

Aivan törmäysalueen vieressä näkyy lisäksi muutamia yksittäisiä kirkkaita pisteitä. Ne voivat olla pieniä irti lentäneitä palasia, tai sitten pelkkiä normaaleja kuvavirheitä.

Kuva: NASA / JPL-Caltech / MSSS / Jarmo Korteniemi

Etelämpänä näkyy laskeutujan 12-metrinen laskuvarjo sekä siinä yhä kiinni oleva lämpökilven yläosa. Nämä näkyivät myös aiemmasta kuvasta.

Uusiakin piirteitä löytyi. Lämpökilven alaosa, eli kuumuutta kestävä kärkikartio, sijaitsee itäkoilliseen laskeutujasta. Laitteen metalliosat kiiltelevät kuvassa selvästi. Kilven ympärillä on tumma pöllähtäneestä tomusta muodostunut heittelekenttä.

Kaikkien osasten heittele, räjähdysaluetta lukuunottamatta, on suuntautunut itään. Laitteella on siis tömähdyshetkellä ollut yhä jäljellä jonkin verran sivuttaisvauhtia, tai sitten tuuli on puhaltanut voimakkaasti lännestä.

HiRISE ottaa myöhemmin alueesta lisääkin kuvia. Vertaamalla yksittäisiä kuvia toisiinsa sekä kuvia yhdistelemällä törmäysalueesta saadaan vielä nykyistäkin tarkempi käsitys. Teoriassa kuvia pinoamalla voidaan resoluutiota parantaa ainakin jonkin verran. Lisäksi erilaiset varjostukset kertovat piirteiden korkeuseroista.

Vaikka Schiaparelli ei päässytkään perille ehjin nahoin, oli sen törmäys ensimmäinen todella tarkkaan seurattu laskeutumisyritys Marsiin. Kaikki tapahtumasta irti saatu tieto tulee auttamaan tulevien lentojen suunnittelussa ja toteutuksessa. Täyteen selvyyteen pääseminen vienee vielä kauan.

Päivitys klo 23:40: Lisätty kuva ja törmäykseen liittyvää analyysiä.

Kirjoittaja on kuva-analyysiin erikoistunut planeettageologi.

Kuvat: NASA / JPL-Caltech / MSSS

Huipputarkkoja kuvia Marsista - erottuuko kadonnut laskeutuja?

Ti, 04/26/2016 - 07:54 Markus Hotakainen
Beagle 2 Marsin pinnalla

Joulupäivänä 2003 Marsiin laskeutui Beagle 2, joka oli saanut kyydin Mars Express -luotaimelta. Sen jälkeen pikkuisesta laskeutujasta ei kuulunutkaan mitään. Sitä on etsitty planeettaa kiertävien luotainten kuvista, mutta alle metrin läpimittainen litteä kapseli ei helpolla erotu.

Lontoon University Collegessa kehitetyllä uudella SRR-tekniikalla (Super-Resolution Restoration) kiertorataluotainten otoksista saadaan muodostettua kuvia, joiden tarkkuus vastaa parhaimmillaan Marsin pinnalla vaeltavien kulkijoiden välittämien kuvien erotuskykyä. Ja silloin Beaglen kokoiset ja paljon pienemmätkin yksityiskohdat tulevat esiin.

Vanhojen laskeutujien etsintää tärkeämpää on päästä tutkimaan Marsin pinnanmuotoja kattavasti. Vaikka kulkijat ovatkin taivaltaneet planeetan pinnalla yhteensä useita kymmeniä kilometrejä, niiden näkymät antavat vain rajallisen käsityksen pinnan yksityiskohdista.  

 

 

"Voimme nyt katsella lennokkien näkymiä vastaavalla tarkkuudella mitä tahansa Marsin pinnan kohtaa, kunhan alueelta on saatu riittävästi selkeitä kuvia. Tekniikan avulla pystymme näkemään kohteet kiertoradalta tarkemmin kuin koskaan aiemmin ja laadultaan kuvat ovat verrattavissa laskeutujien ottamiin", kehuu Jan-Peter Muller UCL:stä. 

Vaikka luotaimet kehittyvätkin, kiertoradalta saatavien kuvien tarkkuudella on rajansa. Sen asettavat kameraoptiikan massa, tiedonsiirtotekniikka ja kaasukehän aiheuttamat häiriöt. Tällä hetkellä Marsin tapauksessa päästään noin 25 senttimetrin erotuskykyyn.

SSR-tekniikassa samalta alueelta hieman eri kulmista otettuja kuvia pinotaan tarkasti yhteen, jolloin saavutetaan jopa viiden sentin erotuskyky. Marsin pinnanmuodoissa tapahtuu muutoksia hyvin hitaasti, joten huipputarkkojen kuvien luomisessa voidaan käyttää useiden vuosien ajalta kertyneitä kuvia.

Nyt julkaistuja kuvia tehtäessä käytettiin Mars Reconnaissance Orbiterin HiRISE-kameralla otettuja kuvia, joita pinottiin kerrallaan neljästä kahdeksaan kappaletta. Jo tällaisella kuvamäärällä saatiin näkyviin parhaimmillaan muutaman sentin kokoisia yksityiskohtia.

"Jatkossa pystymme tuottamaan kulkijoiden tarkkuutta vastaavia kuvia mistä tahansa Marsin pinnalta", arvioi Yu Tao UCL:stä.

Uudesta tekniikasta kerrottiin UCL:n uutissivuilla ja sitä koskeva artikkeli on julkaistu Planetary and Space Science -tiedelehdessä.

Kuva: NASA/UCL

Marsin sininen törmäys

La, 02/08/2014 - 02:08 Jarmo Korteniemi
Uusi kraatteri Marsissa. Skaalana Helsingin ydinkeskusta. Kuva: NASA / JPL / UA / J. Korteniemi

NASA ilmoitti kuvanneensa Marsista tuoreen 30-metrisen törmäyskraatterin. Se on syntynyt vain 2 - 4 vuotta sitten, kahden samalta alueelta otetun kuvan välillä.

Kraatteri on nyt kuvattu tarkimmalla Marsia kiertävällä kameralla, HiRISEllä. Sen parhaimmillaan 25 senttimetrin erotuskyky on vain piirun verran huonompi kuin parhailla Maata kiertävillä vakoilusatelliiteilla.

Kraatterista otettu HiRISE-kuva levisi nopeasti netissä. Osaksi, koska hätkähdyttävä kuva on visuaalisesti kaunis. Toisaalta siksi, että se on myös oudon värinen. Marsin kun pitäisi olla kauttaaltaan punainen.

"Maalari maalas taloa..."

Esimerkiksi Tekniikka & Talous hehkutti kuvan perusteella Marsin olevan todellisuudessa sininen, pinnan alta.

Mutta eipäs olekaan. Kaukana siitä. Kraatterin "sinisyys" tarkoittaa vain, että sen aine on vähemmän punaista. Törmäyksessä punaisen pölyn alta nimittäin paljastui siis vain hieman harmaampaa ja tummempaa tavaraa. Tämä ei ole uusi löytö. Eikä toisaalta salaliittokaan.

Näyttävä uusi kuva on nimittäin väärävärikuva. Se kyllä kuvastaa maailmaa, mutta (kärjistettynä) samaan tyyliin kuin vaikkapa Andy Warholin värikkäät maalaukset. Muodot ovat todellisia, mutta värit pitää ymmärtää hieman totutusta poiketen.

Satelliittien ja avaruusluotainten kamerat on suunniteltu kuvaamaan eroja. Niiden tarkoitus on havaita pinnanmuotoja, värejä ja etenkin materiaaleja. Kiven ja pölyn maailmassa oleellisia ovat kivilajien ja mineraalien erot. Laitteissa on paljon rahaa kiinni, ja niistä täytyy saada maksimaalinen hyöty irti. Tähän yhtälöön ei kuulu ihmissilmän näkemän värimaailman kopiointi. Se olisi rahan haaskausta.

Tämän vuoksi HiRISE-kamerassa on kolme kuvauskaistaa. Yksi on herkkä sinisestä vihreään ulottuville väreille, toinen taas keltaisesta punaiseen, ja kolmas meidän silmillemme näkymättömälle infrapunalle. Jokainen kaista tallentuu erilliseksi mustavalkokuvaksi, joiden sisäiset väriskaalat typistyvät pois - aivan kuten vaatteiden väriloisto 1900-luvun alun valokuvissa. HiRISE-kaistoja voidaan kuitenkin yhdistellä värikuviksi monin erilaisin tavoin, jotta materiaalierot saataisiin näkyviin. Kaikki yhdistelmät kuitenkin poikkeavat varsin paljon siitä, mitä ihmissilmä näkisi.

Nettiä kiertäneessä kuvassa kaistojen kirkkauksia on muokattu, etenkin sinivihreää kaistaa on korostettu huomattavasti. Paljaalla silmällä Marsin kivet kuitenkin näyttäisivät meistä varsin tutuilta. Eivät oudon sinisiltä, vaan perinteisiltä kiviltä.

Kuvauskaistojen käyttöä on selitetty yksityiskohtaisemmin vaikkapa HiRISE-blogissa ja Cornellin yliopiston kysymyspalstalla.

Ajan kanssa sininen heittelekenttä haalistuu. Jutun pääkuvassa näkyy muutamia vanhempia kraattereita, joille näin on jo käynyt. Paljastuneet harmaammat kivet rapautuvat tuulen ansiosta, kenties reagoivat kemiallisesti kaasukehän kanssa, ja hautautuvat osaksi myös uudelleen pölyn alle.

Mikä Marsiin sitten tippui?

Uuden kraatterin läpimitta on lähes tarkalleen 30 metriä. Räjähdyksen energia oli arviolta muutamia satoja, ehkä tuhansia TNT-kiloja. Pintaan kaivautui kymmenisen metriä syvä kuoppa ja kivisade peitti muutaman sadan metrin päähän ulottuvan alueen. Satunnaista pikkukiviä lensi jopa 15 kilometrin päähän.

Törmääjä oli meteoroidi, pieni asteroidin tai komeetan palanen. Se oli ehkäpä vain parimetrinen, ja painoi joitain tonneja. Energia tuli pääasiassa nopeudesta, sillä tyypillinen Marsiin törmäävä kappale liikkuu noin 15 kilometriä sekunnissa. Kiven tarkasta alkuperästä tuskin saadaan tarkempaa tietoa, sillä kivi hajosi totaalisesti törmäyksessä.

Marsiin on törmännyt 90-luvun lopun jälkeen muutamia satoja vastaavan kokoisia (tai vähän pienempiä) kappaleita. Kraatterit on löydetty vertaamalla uusia kuvia vanhempiin - joihinkin kohtiin on ilmestynyt uusi "läikkä". Tilastollisesti tämän uuden sinisen kraatterin kokoisia monttuja syntyy kerran pari vuodessa.

Törmäyksillä voi leikkiä itsekin, vaikkapa Marylandin yliopiston törmäyslaskimella.

Otsikkokuva: Uusi kraatteri Marsissa. Skaalana Helsingin ydinkeskustan tunnettuja kohteita. Kuva: NASA / JPL / UA / Jarmo Korteniemi

Päivän kuva 3.10.2013: ISON Marsin "taivaalla"

Ke, 10/02/2013 - 23:17 Markus Hotakainen

Viime vuoden syyskuussa löydetty komeetta ISON aiheutti tiedepiireissä ja mediassa kuhinaa, kun ratalaskelmat osoittivat, että komeetta pyyhkäisee Aurinkoa lähestyessään melko läheltä Marsia.

1. lokakuuta ISON ohittikin punaisen planeetan hieman runsaan 10 miljoonan kilometrin etäisyydeltä.

Marsin kiertoradalla olevat luotaimet ja pinnalla vaeltavat kulkijat suuntasivat havaintolaitteensa komeettaan jo ennen lähintä ohitusta. 29. syyskuuta Mars Reconnaissance Orbiter eli MRO käänsi huipputarkan HiRISE-kameransa (HiRISE) kohti lähestyvää jää- ja pölykimpaletta ja sai otettua siitä kuvia. Niissä näkyy ISONin ydintä ympäröivä toistaiseksi melko himmeä koma. Kuvissa yhden pikselin koko vastaa komeetan etäisyydellä 13,3 kilometriä. Ydin on arvioiden mukaan sitä pienempi.

ISON oli kuvien ottohetkellä noin 12,9 miljoonan kilometrin etäisyydellä Marsista ja MRO-luotaimesta, ja hieman yli 240 miljoonan kilometrin etäisyydellä Auringosta, jonka se ohittaa 28. marraskuuta lähimmillään 1,2 miljoonan kilometrin päästä.

Loppuvuodesta komeetan on arvioitu näkyvän kirkkaana kohteena, mutta komeettojen kirkkauden ennustaminen on aina hankalaa: ISON ei olisi ensimmäinen pettymyksen aiheuttanut "kirkas" komeetta. 

Marsin harva kivisade

To, 05/16/2013 - 11:09 Markus Hotakainen

Yhdysvaltain Mars Reconnaissance Orbiter eli MRO-luotain on tutkinut naapuriplaneettaamme vuodesta 2006 lähtien. Yksi sen instrumenteista on huipputarkka HiRISE-kamera (High Resolution Imaging Science Experiment), jonka erotuskyky on kolmenkymmenen senttimetrin luokkaa.

Kameralla on otettu vuosien kuluessa useita kuvasarjoja, joiden avulla voidaan seurata pinnalla tapahtuvia muutoksia. Arizonan yliopiston johtamassa tutkimuksessa Marsista on etsitty tuoreita kraattereita. Kuvista löytyi 248 uutta iskukohtaa ja niiden perusteella pystyttiin laatimaan arvio planeettaan kohdistuvan kivipommituksen tahdista.

Laskelmien mukaan Marsiin osuu vuosittain yli 200 pientä asteroidia tai komeetanpalasta, jotka saavat aikaan vähintään nelimetrisen kraatterin. Se vastaa yhtä iskua noin Suomen kokoiselle alueelle joka toinen vuosi. Tahti osoittautui odotettua harvemmaksi, sillä aiemmat arviot olivat 3–10 kertaa suurempia.

Marsin pintaan osuvat kappaleet ovat läpimitaltaan vain metrin tai parin luokkaa. Maahan osuessaan ne tuhoutuisivat jo korkealla ilmakehässä, mutta Marsin harva kaasukehä ei pysty estämään niiden iskuja.

Uusien kraatterien syntytahdin tunteminen on tärkeää, sillä Marsin pinnanmuotojen ikäarviot perustuvat kraatterilaskentoihin: mitä enemmän jollakin alueella on kraattereita, sitä vanhempaa seutua se on.