Parker lähti surffaamaan aurinkotuulessa - kuusi asiaa, mitkä Nasan aurinkoluotaimesta kannattaa tietää
Luotaimia on lähetetty melkein joka puolelle aurinkokunnassamme jättiläisplaneetoista pieniin komeettoihin saakka, mutta tällaista lentoa ei ole tehty koskaan aikaisemmin: Nasan aurinkoluotain hivuttautuu hyvin lähelle Aurinkoa ja pystyy etenkin tutkimaan Auringosta ulos virtaavaa kaasua erittäin tarkasti. Tämä on oikeasti eräs jännittävimmistä avaruuslennoista pitkiin aikoihin!
Henkilöauton kokoinen Parker -aurinkoluotain laulaistiin avaruuteen nyt sunnuntaina 12. elokuuta klo 10.31 Suomen kesäaikaa. Matkaan lähtöä yritettiin jo lauantaina, mutta kahden lähtölaskennassa tapahtuneen epätäsmällisyyden tarkistamisen vuoksi sitä jouduttiin lykkäämään ensin hieman yli puolella tunnilla ja sitten toisen kerran sen verran, että laukaisua ei olisi enää ennätetty tehdä ajoissa.
Luotain pitää saada lähetettyä tarkalleen oikealle, hyvin monimutkaiselle radalle, ja siksi sitä ei voi laukaista milloin vain. Jos "laikaisuikkunan" kuluessa ei päästä lentoon, on seuraava mahdollisuus tyypillisesti seuraavana päivänä samaan aikaan – eli kunhan Maa on jälleen samassa asennossa. Näin oli tälläkin kerralla.
Kuten tämä video laukaisusta näyttää, lähti luotain upeasti matkaan. Aikaa tositoimiin on vielä muutama kuukausi, sillä ensimmäisen kerran luotain on lähellä Aurinkoa marraskuussa; niinpä tässä odotellessa on hyvää aikaa katsoa oheiset videot ja lukaista syyt, miksi tästä lennosta kannattaa innostua.
1. Luotain menee hyvin lähelle Aurinkoa
Mikään avaruusluotain ei ole uskaltautunut koskaan näin lähelle Aurinkoa. Lähimmillään se tulee olemaan vain noin kuuden miljoonan kilometrin päässä Auringosta, mikä on vain noin neljä prosenttia Maan ja Auringon välisestä etäisyydestä ja vain noin 8,5 Auringon sädettä. Luotain siis on tuolloin Aurinkoa ympäröivän kuuman kaasun vyöhykkeen, auringonpimennyksien aikaan kauniisti näkyvän hohtavan koronan sisällä, sillä sen katsotaan ulottuvan Auringosta noin 12 Auringon säteen päähän.
Luotain on kuitenkin lähellä hyvin vähän aikaa, sillä lähellä Aurinkoa ollessaan on sen ratanopeus hyvin suuri. Parhaimmillaan nopeus tulee olemaan noin 200 kilometriä sekunnissa, eli noin 720 000 kilometriä tunnissa. Tämä tekee siitä nopeimman koskaan ihmisen tekemän laitteen. Aikaisempi nopeusennätys oli myös Aurinkoa tutkineella luotaimella, Helios-B:llä.
Luotaimen rata Auringon ympärillä tulee olemaan hyvin soikea. Kun lähimmillään rata on hyvin lähellä Aurinkoa, on kaukaisimmillaan se Venuksen radan toisella puolella. Siellä luotaimen nopeus on puolestaan hyvin pieni.
2. Se näkee, miten aurinkomyrskyt syntyvät
Koska Parker tulee siis olemaan hyvin lähellä Aurinkoa, pystyy se kuvaamaan ja mittaamaan Aurinkoa monin eri tavoin sekä paljon paremmin kuin koskaan aikaisemmin millään luotaimella tai maanpäälisillä havaintolaitteilla.
Luotaimessa on WISPR -kameralaitteisto (Wide-field Imager for Solar PRobe), joka tulee kuvaamaan muun muassa Auringon pinnan, niin sanotun heliosfäärin, sekä koronan ilmiöitä ja ennen kaikkea laitteella tullaan seuraamaan aurinkopurkauksia. Vaikka WISPR ei ole kuin kenkälaatikon kokoinen, tulee se todennäköisesti tuottamaan todella hienoja ja kiinnostavia kuvia. Kokoahan ei kameralla täydy tuolla olla paljoa, koska valoa riittää vaikka kuinka.
Auringon tutkimisesta näin läheltä on samalla tähtien tutkimista hyvin läheltä. Aurinkohan on samanlainen kuin tähdet taivaalla, paitsi että se on hyvin lähellä. Kun ymmärrämme sitä paremmin, niin tiedämme enemmän muiden tähtien toiminnasta ja olemuksesta.
3. Se käy Aurinkoa ympäröivän kuuman kaasukehän sisällä
Paitsi että luotain voi kuvata ilmiöitä läheltä, se on myös itse näiden ilmiöiden keskellä: yksinkertaisesti havaitsemalla ympärillään olevia hiukkasia ja mittaamalla sähkö- ja magneettikenttää valtavasti kiinnostavaa tietoa Auringon toiminnasta ja siitä, miten siitä lähtevät hiukkaset muodostavat aurinkotuulen.
Näitä mittauksia varten luotaimessa on neljä instrumenttipakettia: FIELDS (Electromagnetic Fields Investigation) kerää tietoja sähkö- ja magneettikentästä, radioaalloista, plasman (sähköisesti varattujen hiukkasten) tiheydestä sekä elektronilämpötilasta; ISIS (Integrated Science Investigation of the Sun) laskee elektroneja, protoneita ja raskaita ioneita; ja SWEAP (Solar Wind Electrons Alphas and Protons) havaitsee elektronien, protonien ja heliumionien nopeutta, tiheyttä ja lämpötilaa. Laitteet siis tekevät samankaltaisia mittauksia, mutta hieman eri tavoilla ja toisiaan täydentäen.
Koronan olemuksen ymmärtäminen yleisesti on erittäin hyödyllistä myös yleisellä tasolla, koska korona on plasmaa, eli sähköisesti varautunutta, kuumaa kaasua. Esimerkiksi fuusioenergian tutkimuksessa ja toimivan fuusiovoimalan kehittämisessä suurimmat ongelmat liittyvät juuri plasman käyttämiseen ja hallintaan.
4. Se on myös kaukana Auringosta
Parker käy radallaan siis hyvin lähellä Aurinkoa, mutta sen soikea rata vie sen myös Venuksen rataakin kauemmaksi Auringosta. Kaikkia mittauksia voidaan siis tehdä kaikilla etäisyyksillä tällä välillä, joten luotaimen keräämien tietojen avulla saadaan erittäin hyvä kuva siitä, miten aurinkotuuli muodostuu ja kuinka se puhaltaa avaruudessa. Myös aurinkomyrskyjen etenemisestä planeettainvälisessä avaruudessa saadaan varmasti paljon lisätietoa. Tämä auttaa myös ennustamaan sitä, miten Auringon röyhtäisyt vaikuttavat maapalloon.
Suunnitelman mukaan luotain tekee ainakin 24 kierrosta Auringon ympärillä. Seitsemän kertaa luotain ohjataan hyvin läheltä Venusta, jotta rataa voidaan muuttaa painovoimalinkouksella siten, että radan Aurinkoa läheisin piste siirtyy yhä lähemmäs. Kun normaalisti painovoimalinkouksella kiihdytetään luotaimen nopeutta, niin nyt temppua käytetään ratanopeuden hidastamiseen. Luotaimen lento kestää ainakin seitsemän vuotta.
5. Luotain on todella badass
Auringon kuumentava vaikutus kuuden miljoonan kilometrin päässä on noin 520 kertaa voimakkaampi kuin täällä Maan seutuvilla. Se tarkoittaa sitä, että Parkerin täytyy kestää noin 1400°C olevan lämpötila – eikä vain kestää, vaan myös toimia tuossa kuumuudessa!
Tekninen ratkaisu kuumuusongelmaan on massiivinen lämpökilpi, jonka takana luotain piilottelee lähellä Aurinkoa ollessaan. Kilpi on lähes 12 cm paksu ja se on tehty hiilestä sekä hiilikuidusta samaan tapaan kuin esimerkiksi avaruussukkulan musta nokka, joka joutui kestämään maahanpaluussa ilmakehän kitkakuumennuksen vuoksi suurimman lämpökuorman. Vain tutkimuslaitteiden anturit ja kameran linssi, kurottavat ulos kilven takaa, kuten myös sähköä tuottavat aurinkopaneelit, jotka tosin on tehty hyvin kuumuutta kestäviksi. Aurinkopaneelien kulmaa Auringon suhteen muutetaan myös lennon eri vaiheissa: radan kaukaisimmassa osassa ne osoittavat suoraan Aurinkoon, mutta kaikkein lähimpänä oltaessa paneelit asiassa käännetään kokonaan lämpökilven taakse suojaan. Silloin sähkön tuottamiseen käytetään pienempiä, nestejäähdytettyjä lähes peilipintaisia aurinkopaneeleita.
Jos jostain syystä luotaimen asento häiriintyy hyvin lähellä Aurinkoa oltaessa, eikä kilpi ei osoittaisi suoraan Aurinkoon ja Aurinko paistaisi suoraan siihen, niin luotain menisi rikki vain muutamassa sekunnissa. Varmuuden vuoksi kaikkein herkimmät ovat ovat aivan luotaimen keskellä, varmasti lämpökilven suojassa.
Hyvin lähellä Aurinkoa toimiminen vaatii myös hyvin suurta automatiikkaa. Plasma häiritsee radioyhteyttä, ja lisäksi radiosignaalilta kestää noin kahdeksan minuuttia kulkea matka Maan ja Auringon välillä. Parker on eräs autonomisimmista koskaan tehdyistä avaruusluotaimista.
6. Luotain saa parin vuoden päästä seuralaisen
1990-luvulla Nasa ja Euroopan avaruusjärjestö harkitsivat yhteisen aurinkoluotaimen tekemistä, mutta lopulta kumpikin päätti tehdä oman luotaimensa. Eikä vain aurinkoluotaimen, vaan myös hieman samaan tapaan syntyi kaksi erillistä Merkurius-planeettaa tutkivaa luotainta, jotka ovet teknisesti hieman saman kaltaisia aurinkoluotaimen kanssa, koska Merkurius kiertää niin lähellä Aurinkoa, että lämpöhallinta on iso ongelma.
Nasan Merkuriusta tutkinut luotain MESSENGER laukaistiin vuonna 2004 ja se tutki Merkuriusta vuosina 2011-2015. Esan merkuriusluotain BepiColombo laukaistaan vasta nyt lokakuussa matkaan.
Nasan ja Esan aurinkoluotaimet eroavat myös toisistaan samaan tapaan kuin merkuriusluotaimet: MESSENGER oli teknisesti hyvin suoraviivaisesti ja yksinkertaisesti tehty luotain, joka luotti lämpöhallinnassaan paksuun lämpökilpeen, kun BepiColombo käyttää varsin edistyksellistä tekniikkaa lämpötilansa tasaisena pitämiseen ja tekee paljon enemmän erilaisia havaintoja kuin MESSENGER. Esan aurinkoluotain Solar Orbiter hyötyy paljon BepiColombosta ja sen tekniikasta (jonka kehittämiseen meni paljon suunniteltua enemmän aikaa), ja myös se on Parker -aurinkoluotainta "edistyksellisempi" teknisesti.
Vaikka Nasa ja Esa ovat tehneet omat luotaimensa, ne on suunniteltu toisiaan täydentäviksi. Solar Orbiterin rata on myös hyvin soikea, mutta vaikka se pysyttelee hieman kauempana Auringosta, sen ratatasoa muutetaan vähitellen siten, että se pystyy havaitsemaan Aurinkoa noin 34° ylhäältä ja alhaalta. Kun Parker voi tehdä havaintojaan vain planeettojen ratatasossa, saa Solar Orbiter kolmiulotteisen kuvan aurinkotuulesta ja Auringon ilmiöistä.
Nasalla onkin suuri osuus Solar Orbiterin lennossa ja se toimittaa siihen paitsi tutkimuslaitteita, niin myös kustantaa luotaimen laukaisun. Se lähetetään matkaan vuonna 2020 amerikkalaisella kantoraketilla Cape Canaveralista.
Bonus 1: Miksi nimi Parker?
Henkilöauton kokoinen luotain on saanut nimensä Eugene Parkerilta, nyt 90-vuotiaalta amerikkalaiselta astrofyysikolta, joka on eräs tärkeimmistä aurinkotuulta ja sen ilmiöitä tutkineita henkilöitä. Edelleen kohtalaisen hyvässä kunnossa oleva Parker oli nyt lauantaina Floridassa seuraamassa aurinkoluotaimen laukaisuyritystä.
Bonus 2: Miksi lentäminen alaspäin aurinkokunnassa on niin vaikeaa?
Parker-aurinkoluotain lähetetään matkaan Delta IV Heavy -kantoraketilla, joka on eräs äreimmistä nyt käytössä olevista raketeista. Lisäksi siinä on mukana voimakas ylin vaihe, jolla luotain saadaan singottua halutulle radalle. Alla oleva video selittää asiaa, mutta asian voi tiivistää tähän: alaspäin aurinkokunnassa mentäessä alusta ei tarvitse kiihdyttää, vaan hidastaa. Ja se vaatii paljon voimaa!
*
Alkuperäistä juttua on päivitetty onnistuneen laukaisun jälkeen.