Matt Taylor

Plasmatutkija ja potaattikomeetta

Kun Rosetta-lennon laskeutujan laskeutumispaikka julkistettiin tänään Pariisissa ESAn pääkonttorissa, ei lehdistötilaisuuden puhujien joukossa ollut Matt Tayloria. Lennon päätutkija istui tällä kerralla sivussa, koska huomion kohteena oli laskeutuminen ja siihen liittyvät asiat. ”En ole juuri nyt suoraan tekemisissä jokapäiväisen tiedetyön kanssa, sillä keskityn suunnittelemaan ennen kaikkea lennon ohjelmaa pitemmällä tähtäimellä – silloin, kun laskeutuminen on jo takana ja seuraamme komeettaa”, kertoo Taylor tilaisuuden jälkeen jutellessamme. ”Luonnollisesti seuraan koko ajan kuvia ja tietoja joita saamme, olen yhteydessä tutkijaryhmiin ja jaan tämän innostuksen. Koskaan aikaisemmin ainakaan ESAlla ei ole ollut mitään avaruuslentoa, joka on yhtä intensiivinen kuin tämä.” ”Meillä on vain 24 tuntia vuorokaudessa ja liian pieni joukko käymässä tietoja läpi, joten etenkin juuri nyt tuntuu siltä, että tahti on hyvin hektinen. Tulemme vain parin kuukauden päästä ensimmäisen kerran koskemaan, maistamaan ja haistamaan komeettaa sen pinnalta, ja nyt tuota pitää pohjustaa huolellisesti – sekä pohtia jo aikaa sen jälkeen.” ”Itse syön, juon ja hengitän Rosettaa 24 tuntia vuorokaudessa ja seitsemän päivää viikossa. Elämässäni ei ole juuri nyt yhtään mitään muuta.” Ainakin melkein, sillä lähes kauttaaltaan tatuoidulla, parrakkaalla ja sikareita toisinaan tupruttelevalla Taylorilla on ollut kesän aikana aikaa ottaa jalkaansa Rosetta-aiheinen kuva.

Antenniaika kortilla

Rosetta-luotain on toiminut erinomaisesti ja lennonjohto on onnistunut tekemään kaikki ratamuutokset erittäin hyvin. Sen aurinkopaneelit tuottavat jo sen verran riittävästi sähkövirtaa, että tieteellisten tutkimuslaitteiden toimintaa ei täydy enää rajoittaa virranpuutteen vuoksi. Sen sijaan ongelmana on – ja lähiaikoina on vielä enemmän - niin sanotun antenniajan puute. Rosettaan ollaan yhteydessä samojen antennien kautta, joiden avulla pidetään yhteyttä myös muihin avaruusluotaimiin. ESA luottaa pääasiassa omiin ESTRACK-verkostonsa antenneihin, mutta on yhteistyössä NASAn luotainantenniverkoston, kuuluisan Deep Space Networkin kanssa. Samoin NASA pyytää apua ESAlta, kun omat antennit eivät ehdi olla yhteydessä johonkin luotaimeen. Nykyisin avaruudessa on sen verran paljon luotaimia, että antennien kullekin antamaa aikaa pitää suunnitella tarkasti. Lisäksi nyt lähikuukausina monet luotaimet ovat juuri samalla suunnalla taivasta, joten ne kaikki vaativat samojen antennien käyttöä: Rosetta näkyy Maasta katsoen jokseenkin samoilla seuduilla kuin esimerkiksi kohti Plutoa lentävä New Horizon, asteroidi Cerestä lähestyvä Dawn ja Mars, jonka pinnalla on kaksi kulkijaa sekä kiertoradalla kolme alusta – plus yksi nyt syyskuun lopussa perille pääsevä alus, Nasan MAVEN. Ensi vuoden alussa tapahtuu myös konjuktio, eli aika, jolloin Aurinko osuu hankalasti Maan ja Rosettan väliin. Silloin siihen ei voi olla vähään aikaan lainkaan yhteydessä. ”Nämä kaikki pitää ottaa siis huomioon suunnitelmissa, joten olemme päivittäin yhteydessä kollegoihimme ympäri maailman ja koitamme jakaa antenniaikaa. Myöhemmin ensi vuonna tilanne helpottuu kuitenkin olennaisesti, ja onneksi silloin on vuorossa myös lentomme toinen kohokohta, eli se, kun komeetta on ratansa Aurinkoa lähimmässä kohdassa.” Taylor jatkaa selittämällä myös luotaimen operatiivisia ongelmia: ”Kaikki tutkimuslaitteet eivät voi tehdä havaintojaan samanaikaisesti, koska ne toimivat eri tavoilla ja tutkijat haluavat katsoa eri suuntiin.” Rosetta katsoo avaruuteen vain yhteen suuntaan, eli sen tutkimuslaitteet on suunnattu kaikki jotakuinkin samalla tavalla. Niinpä esimerkiksi kun kameralla halutaan kuvata ytimestä poispäin karkaavaa pölyvirtaa ja mitata sen nopeutta, pitää Rosetta kääntää hieman sivuun komeetan ytimestä. Silloin komeetasta ei voi tehdä luonnollisestikaan suoria havaintoja. ”Koitamme suunnitella siksi kaikki toimet siten, että pystymme koko ajan käyttämään mahdollisimman montaa tutkimuslaitetta ja että kukin voisi tehdä havaintojaan mahdollisimman hyvin juuri silloin kun kyseinen tutkijaryhmä haluaa. Kun olemme päässeet tässä hyvään kompromissiin, niin seuraava ongelma on temppuilla siten, että pystymme siirtämään havaintotiedot mahdollisimman hyvin Maahan.” Koska Rosetta on kaukana avaruudessa, se joutuu käyttämään suhteellisen hidasta tiedonsiirtonopeutta. Niinpä tietoja ei voi kerätä yksinkertaisesti vain niin paljoa kuin mahdollista, koska kaikkea ei voisi lähettää tutkijoille.
Rosetta-luotaimen 'selfie'
Philaen kamerat ovat ainakin kunnossa: niillä otettiin tämä 'selfie', missä näkyy aurinkopaneeli sekä komeetan ydin.

Syökö joku perunaa?

Taylorin mukaan komeetan kaksijakoinen olemus ei tullut yllätyksenä, vaan siitä saatiin kesän aikana yhä enemmän ja enemmän vinkkejä. ”Oletimme ensin että kuvissa olleet omituisuudet olisivat johtuneet vain pikselöitymisestä, koska komeettaydin oli kuvissa vielä varsin pieni.” Jo etukäteen valokäyrien perusteella osattiin odottaa, että komeetassa on selvästi suurempi osa ja sitten pienempi pää, mutta oletuksena oli silti perinteinen perunalta näyttävä epämuotoinen möhkäle. ”Mutta kuvien tullessa paremmiksi kaksijakoisuus tuli yhä paremmin ja paremmin esille, kunnes muutamassa sivukuvassa se näkyi erittäin hyvin. Kun nyttemmin olemme tutkineet komeettaa ja sen pintaa sekä arvioineet sen koostumusta, näyttää siltä, että tässä on yhdessä paketissa melkein kaikki aikaisemmin komeettaytimistä havaitsemamme ominaisuudet ja kummalliset yksityiskohdat.” Heti komeetan skitsofreenisen olemuksen huomaamisen jälkeen on pohdittu miten se on syntynyt: onko kyseessä kaksi toisiinsa törmännyttä ja kiinnittynyttä kappaletta, vai alun perin yksi ainoa kappale, joka on rikkoontunut. Kummassakin palasessa on nyt havaittavissa niin samanlaisia kuin erilaisiakin ominaisuuksia. Taylorin mukaan se saattaa olla kulunut. ”Mitään varmuutta ytimen synnystä ei vielä ole, mutta yksi vaihtoehto on se, että kapealla kaula-alueella, joka yhdistää pienempää ja suurempaa osaa, on helposti hajoavaa ainetta. Ydin kuluisi siten siitä eniten aina ollessaan lähellä Aurinkoa.” Jo nyt suurimmat kaasu- ja pölysuihkut näyttävät tulevan juuri niin sanotun kaulan alueelta. ”Kenties joku on syönyt perunaa ja se on muuttunut nyt kumiankaksi. Kunhan saamme vähitellen mittauksia ytimen vetovoimakentästä ja voimme erotella siitä kummankin osan aiheuttaman vetovoiman, niin pystymme sanomaan hieman enemmän tästäkin asiasta.” Taylor jaksaa toistaa kuinka hyvä onni kävi aikanaan siinä, että valinta osui juuri 67P/Churyumov-Gerasimenkoon, joka on olemukseltaan huiman kiinnostava ja jonka pinnalta voi nähdä jo nyt niin paljon erilaisia asioita. ”Ja löydämme jotain uutta koko ajan!”
Kuvat komeettaytimestä käyvät yhä tarkemmiksi ja huimemmiksi. Tässä Chury 5. syyskuuta 61 kilometrin etäisyydeltä kuvattuna. Pienimmät yksityiskohdat tässä ovat noin metrin kokoisia.

Valinta on alue ’J’

Toistaiseksi komeetan kummallisuus ei ole kuitenkaan saanut aikaan olennaisia muutoksia lentosuunnitelmaan, ellei huomioon oteta arvioitua hankalampaa laskeutumispaikan valintaprosessia. Kenties myöhemmin, kun Rosetta on lähempänä ydintä ja sen mahdollisesti epätasainen vetovoima tuntuu selvästi, tulee luotaimen operoinnista hieman erilaista kuin on oletettu. Silloin Rosettaa vain pitää ’oppia lentämään’ uudelleen. Tämä on tärkeää ennen laskeutumista, sillä silloin Rosetta tulee tekemään koukkauksen kohti laskeutumispaikkaa, irrottamaan Philaen kyljestään ja nousemaan sen jälkeen heti ylöspäin, turvalliselle radalle - mutta siten, että se pystyy olemaan suoraan yhteydessä laskeutujaan. Itse laskeutuminen tulee kestämään seitsemän tuntia se, miten nopeasti pinnalta saadaan signaali, on hieman epävarmaa. ”Mutta kun se tulee, niin se on merkkipaalu avaruustutkimuksessa ja käynnistää taas uuden jakson lennossamme.” Taylor oli luonnollisesti mukana valitsemassa laskeutumispaikkaa, mutta hän ainakin väittää, ettei hänellä ollut erityistä suosikkia. ”Minusta jo se, että pääsemme jonnekin alas komeetan pinnalle on erinomaisen hieno asia, ja alue ’J’ on siihen paras.” ”Tai siis se on vähiten huono paikka. Se on suhteellisen tasainen laakea alue, siellä on selvästikin useita pintakerroksia ja hyvin todennäköisesti pinnan alla jotain kiinnostavaa, mitä voimme porata.” Alue ’J’ ei ole aktiivinen, eikä sillä näytä olevan paikkoja, jotka todennäköisesti muuttuisivat aktiivisiksi lähiaikoina. Sen sijaan sen vieressä on aktiivisia alueita, joita laskeutuja voisi siten tutkia läheltä, mutta ollen itse samalla turvassa. Etäisyys Philaesta pinnan alta suihkuaviin kaasupurkauksiin voi olla vain muutama sata metriä! Pinta noilla seutuvilla on hienojakoisen soran ja hiekan peittämää, ja siinä on todennäköisesti noin sentin kokoisia kappaleita sekä joitain isompia murikoita sekä muutamia pinnanmuotoja. Pinta on väriltään hyvin mustaa, mustempaa kuin sysimusta hiili, ja on mahdollista, että väri johtuisi ajan myötä muhineista orgaanisista aineista - tästä väitellään kovasti ja onkin äärimmäisen jännittävää nähdä marraskuussa lähikuvia pinnasta ja katsoa mitä pinnan alta löytyy!

Churyn seuralainen

Laskeutumispaikan valinnassa oli suuri joukko kriteereitä, joista yksi tärkeimmistä oli se, että Aurinko paistaa siihen pitkään ja esteettä. Näin laskeutuja pystyy toimimaan toivottavasti kuukausienkin ajan aurinkopaneeliensa tuottamalla sähkövirralla sekä pystyy seuraamaan pinnalta komeetanytimen muuttumista aktiivisemmaksi. Itse Rosetta tarkkailee tapahtumia joka tapauksessa komeetan ympäriltä. Sen toimintaa suunniteltaessa on komeetan aktiivisuudella luonnollisesti suuri rooli - kaikki oikeastaan määräytyy sen mukaan. Niinpä toimia suunniteltaessa on pohjana ollut mallit siitä miten komeetta tulee käyttäytymään. Sitä ja vastaavia komeettoja on tutkittu jo pitkään ja tiedetään, milloin ja miten ne syöksevät kaasua ympärilleen keskimäärin ollessaan tietyllä etäisyydellä Auringosta. ”Johtolankamme on aktiivisen komeetan malli, ja sen mukaisesti luotaimen rata pidetään koko ajan tietyn, turvallisen etäisyyden päässä ytimestä. Mikäli komeetta onkin rauhallisempi, voimme tulla lähemmäksi ja tehdä tarkempia havaintoja. Juuri nyt näyttää siltä, että komeetta on vain hieman aktiivisempi kuin matala-aktiivisen komeetan mallimme sanoo. Voimme siis lähestyä nyt komeettaa turvallisesti ja tämä on otettu huomioon, kun valitsimme laskeutumispaikkaa.” Mikäli komeetta muuttuukin yllättäen aktiivisemmaksi, joudutaan suunnitelmaa tarkastelemaan uudelleen ja kenties laskeutumista lykätään. Nyt kuitenkin ennusteen mukaan aktiivisuus pysyy suhteellisen matalana ainakin parin kuukauden ajan. ”Sen jälkeen aiomme pysyä ainakin 11 viikon ajan hyvin lähellä komeettaa, koska se ei todennäköisesti ole mahdollista enää myöhemmin, kun komeetta muuttuu aktiivisemmaksi.” ”Ongelma tässä suunnittelussa on se, että emme ohjaa Rosettaa joystickillä reaaliajassa, vaan luotain on puoliksi automaattinen. Ohjelmoimme sen olemaan tietyllä radalla, mutta jos sen varolaitteistot huomaavat esimerkiksi vaarallisen kaasupurkauksen tai jotain muuta sellaista, niin se nousee automaattisesti korkeammalle radalle turvaan. Se tarkoittaa sitä, että tutkimukset keskeytyvät emmekä voi tehdä yhtä yksityiskohtaisia havaintoja korkeammalta. Meidän siis pitää osata arvioida koko ajan aktiivisuus juuri oikein, jotta voimme olla tarpeeksi lähellä, mutta emme niin lähellä, että hätäpelastustoiminnot käynnistyvät.” Osin juuri tästä syystä osa tutkijoista seuraa koko ajan luotaimen navigointikameran kuvaa. Se tarkkailee koko ajan komeettaa ja näissä kuvissa näkyy ensinnä mahdolliset uhkaavat purkaukset. Mikäli kohti Rosettaa tuleva purkaus nähdään ajoissa, rataa ennätetään nostamaan sopivasti ja hallitusti. ”Nämä purkaukset ovat minun näkökulmastani kaikkein kiinnostavimpia, sillä olen plasmafyysikko. Komeetan ympäristö on todella jännittävä paikka, koska se on paljon monimutkaisempi kuin esimerkiksi Maan lähitienoot, missä aurinkotuuli puhaltaa ja vuorovaikuttaa ilmakehän kanssa. Siellä plasman, siis varattujen alkeishiukkasten ja atomiydinten seassa on pieniä pölyhitusia, jotka varautuvat sähköisesti ja vaikuttavat siten edelleen plasmaan. Ja lisäksi siellä on ’tavallisia’ plasmailmiöitä, mutta erittäin epätavallisessa ympäristössä. Koko komeetan lähitienoo on todella jännittävä plasmafysiikan koekenttä!” Taylor henkäisee huomattuaan puhuneensa jälleen lähes tauotta puolisen tuntia. ”Tämä on seksikkäin avaruushanke ikinä, enkä pysty kuvittelemaan mitään jännempää kuin tämä työ juuri nyt!” Huom: Tiedetuubissa käytämme komeetasta sen virallista IAU:n vahvistamaa nimeä 67P/Churyumov-Gerasimenko, emmekä lähemmäksi suomea venäjästä translitteroitua kirjoitusasua Tshurjumov–Gerasimenko, mihin törmää joissain suomalaisissa tiedotusvälineissä. Muutoin toki pyrimme noudattamaan suomalaisia kirjoitusversioita nimistä ja paikoista.

Juttuja samasta aiheesta