Komeettalaskeutuja Philae on jälleen vaiti - tuoreimmat uutiset lennonjohdosta

Komeetta Churyumov-Gerasimenkon pinnalla oleva Philae-laskeutuja oli seitsenkuukautisen odotuksen jälkeen yhteydessä komeettaa kiertävään Rosetta-luotaimeen viime lauantaina illalla. Sen jälkeen yhteys laskeutujaan on ollut vain kerran, hyvin lyhyesti sunnuntaina 14.6. illalla, mutta sen jälkeen siitä ei ole kuultu mitään.

Tämä ei kuitenkaan ole huolestuttavaa, sanoo tänään aamulla Pariisin ilmailunäyttelyssä esiintynyt Rosetta-lennon varalennonjohtaja Elsa Montagon.

"Seuraava mahdollisuus on tänään puolelta päivin, mutta vaikka silloinkaan emme saisi yhteyttä, ei tilanne ole vakava. RF-yhteys lauantaina oli hyvä ja vakaa, ja kolme lyhyttä yhteyttä sunnuntaina riittivät näyttämään, että laskeutuja on hyvässä kunnossa."

Syynä yhteyden puuttumiseen on se, että Rosetta oli ohjelmoitu tekemään tutkimuksia, joissa sen asento oli hyvin hankala yhteydenpitoon; nykyisellä radallaan Rosetta voi olla yhteydessä Philaeen vain kaksi kertaa vuorokaudessa.

Nyt maanantaina 15.6. kaikki laskeutujan ja Rosettan toiminnoista vastaavat tahot, ESAn lisäksi Saksan DLR ja Ranskan CNES, hyväksyivät yksimielisesti suunnitelman muuttaa Rosettan suunniteltuja toimia siten, että se pystyy saamaan paremmin yhteyden Philaeen. Tärkein muutos on se, että luotain alkaa osoittaa suoraan komeetan ydintä kohden yhteysyritysten aikaan, jolloin mahdollisuus Philaen kuulemiseen on paras mahdollinen. Samalla luotaimen rataa aletaan muuttaa siten, että yhteys onnistuu paremmin. Rosettan tekemiä tutkimuksia säädetään sen mukaisesti.

Rosetta suoritti ensimmäisen ratamuutoksensa nyt keskiviikkona aamulla ja seuraava on vuorossa lauantaina. Lopulta Rosetta tulee radalle, jolla se on 180 kilometrin päässä komeetasta ja pystyy olemaan pitempiä aikoja kerrallaan yhteydessä laskeutujaan. Lähemmäksi tuleminen parantaa olennaisesti Philaen kuulemista, sillä kun signaali saatiin ensimmäisen kerran lauantaina, oli etäisyys 200 km ja toisen, sunnuntai-illan heikon yhteyden aikaan etäisyys oli kuusi kilometriä enemmän. Rosettan rata ennen keskiviikon ratamuutosta oli 224 x 235 km.

Lentoa pölypilvessä

Montagon kertoo, että komeetta on parhaillaan hyvin aktiivinen ja se haittaa koko ajan Rosetta-luotaimen tähtietsinten toimintaa. 

"Koska tämä on eräs hankalimmista asioista, mitä oletimme kohtaavamme lennon aikana, tätä simuloitiin aikanaan hyvin huolellisesti, ja nyt tähtietsinten ottamat kuvat vastaavat pitkälti simuloituja. Itse asiassa odotimme tällaista vasta myöhemmin, eli komeetta päästää tällä hetkellä ennakoitua enemmän kaasua ja pölyä ympärilleen."

Tämän vuoksi Rosetta ei voi lentää kovin paljoa lähemmäksi komeettaa, koska pöly saattaisi olla sille vaaraksi; suurin vaara on siinä, että luotain menettää suuntavaistonsa pölypilvessä.

Viime viikkojen aikana tehtyjen havaintojen perusteella kuitenkin pölytilanne on nyt sellainen, että suunnitellut ratamuutokset Philaen kuuntelemiseksi voidaan tehdä.

Laskeutuja valmis toimintaan

Saksan ilmailu- ja avaruushallinto DLR:ssä Philae-laskeutujan lennonjohdossa työskentelevä Barbara Cozzoni kertoo, että lauantain pitkässä ja sunnuntain kolmessa lyhyessä yhteydessä saatiin 300 kappaletta pakettia telemetriatietoja, ja kussakin oli 2 kilotavua tietoa laskeutujan lämmönhallintalaitteista, virrantuotannosta ja tietokonesysteemeistä. 

"Philae on näiden tietojen mukaan hyvässä kunnossa, sen tietokoneet toimivat, ohjelmistot ovat kunnossa, lämpötila laskeutujan sisällä on hyvä ja mikä tärkeintä, aurinkopaneelit tuottavat joka päivä virtaa. Se auttaa lataamaan akkuja ja kunhan saamme yhteyden vakaaksi sekä ennustettavaksi, niin pääsemme toimintaan."

Yhteysmahdollisuuksia on nyt yksi jokaisen komeetan vuorokauden (12,5 tuntia) aikana ja uusi Rosettan rata on suunniteltu siten, että yhteys kestää pitkään. Auringon valoa laskeutuja saa nyt kolmisen tuntia vuorokaudessa ja tilanne paranee koko ajan siten, että elokuussa päivä paistaa aurinkopaneeleihin kuutisen tuntia vuorokaudessa.

Jos kaikki sujuu nyt hyvin, saadaan Philae uudelleen kuuluviin parin vuorokauden sisällä ja sen jälkeen sen toimia voidaan alkaa käynnistämään. Ensinnä sen tila tarkistetaan ja yhteys Rosettaan tehdään mahdollisimman vakaaksi sekä ennustettavaksi. Sen jälkeen tutkimuslaitteita aletaan käynnistää siten, että "vähäriskiset" ovat vuorossa ensinnä ja sitten vasta esimerkiksi mekaanisia liikkumisia vaativat laitteet.

Ilmatieteen laitoksen SESAME/PP -mittalaite (joka mittaa pinnan vesipitoisuutta) on ensimmäinen laite, jolla tehdään mittauksia. Sen jälkeen seuraavat magneettikenttää ja plasmaa mittaava ROMAP sekä komeetan pinnan ominaisuuksia mittaava MUPUS.

Toisessa vaiheessa otetaan toimintaan radiotutkimuslaite CONCERT sekä CIVA-P -kamera, joka kuvaa panoraamaa laskeutujan ympärillä,  kuten myös ROLIS-kameralaitteisto, joka kuvaa laskeutujan alla olevaa maastoa hyvin tarkasti. Myös SESAME-laitteiston akustinen tutka ja pölymittari otetaan käyttöön vasta toisessa vaiheessa.

Lopulta, kun ja jos kaikki on mennyt hyvin, ovat vuorossa heinä-elokuussa kiinnostavimmat ja samalla eniten energiaa kuluttavat mittaukset. Näitä ovat pinnan koostumusta tutkiva APXS ja näytteen poimiva sekä sitä analysoiva SD2.

Tosin on mahdollista, että näytettä voidaan analysoida jo aikaisemminkin – kiitos sen, että Philae pomppasi laskeuduttuaan nostaen pölypilven ilmaan ja osa sitä pölyä on saattanut päätyä minilaboratorion sisään. 

Onko Philae löytynyt?

Philaen hiljaisuuden aikana sitä on yritetty etsiä aktiivisesti Rosetta-luotaimen ottamista kuvista. CONCERT-radiomittausten avulla on saatu selville laskeutujan paikka karkeasti, mutta kuvien avulla olisi periaatteessa mahdollista nähdä millaisessa asennossa Philae on ja miten yhteydenpito siihen onnistuisi parhaiten. Laskeutujan itsensä lähettämissä kuvissa näkyy massiivinen seinämä, jonka luona Philae on, ja se saattaa estää yhteydenpidon siihen suuntaan.

Ympäristön tarkka tunteminen on myös tarpeen, mikäli laskeutujaa haluttaisiin koettaa myös siirtää tai pyörittää.

Yllä olevat kuvat ovat paras arvio laskeutumispaikasta. Kuvissa, jotka on otettu enne ja jälkeen laskeutumisen, näkyy selvästi Philaen muotoinen kappale ja sen ympäristö vastaa hieman laskeutujasta saatuja kuvia. Ongelmana on kuitenkin se, että Philae on kuvissa vain muutaman pikselin kokoinen ja nykyiseltä, noin 200 km:n etäisyydellä olevalta radalta, ei Rosetta saa enää edes näin tarkkoja kuvia.

Parasta olisi, jos Philae voisi lähettää itse pian lisää kuvia, joiden perusteella voitaisiin tunnistaa maastonmuotoja ympäristöstä ja yhdistää niitä Rosettan OSIRIS-kameran ottamiin tarkkoihin kuviin.

Orgaanista ainetta joka puolella!

Viimeisenä keskiviikkoaamun tilaisuudessa esiintynyt planetologi, Rosettan sekä Philaen kameralaitteistojen vastaava tutkija Jean-Pierre Bibling oli aivan innoissaan todeten, että parin viikon päästä ilmestyvässä Science-julkaisun erikoisnumerossa tulee olemaan todella kiinnostavia tietoja Philaen tekemistä mittauksista. Hänellä selvästi oli vaikeuksia pitää kaikkea jännää sisällään, joten hän heitteli esityksessään muutamia kiinnostavia pikkuasioita esiin yleistiedon lomassa.

Ensinnäkin hän oli erittäin tyytyväinen siihen, että Philae pomppasi laskeutuessaan, sillä pomppaus sinällään tuotti paljon uutta ja kiinnostavaa tietoa. "Philae suunniteltiin aikanaan hyppimään, mutta valitettavasti tämä ominaisuus jätettiin pois. Mutta se päättikin silti pomppia."

"Myös se, että Philae päätyi varjoisaan paikkaan, oli lopulta suuri onni, sillä muutoin lämpötila laskeutumispaikalla olisi noussut jo maaliskuussa niin korkealle, että Philae olisi sammunut."

Raja-arvo on kuulemma noin 40°C astetta, mitä suurempaa sisälämpötilaa laskeutuja ei pysty kestämään. Tosin nyt se on värjötellyt paljon suunniteltua kylmemmässä, noin -150°C:n pakkasessa, ja toimii silti.

"Nyt pääsemme tutkimaan komeettaa sen pinnalla perihelin aikaan, mikä on hienompaa kuin osasimme kuvitella. Tämä kaikki on nyt kuin unta, ja jos tämä on todellakin unta, niin en halua herätä!"

Huiminta Biblingin mukaan on kuitenkin se, että komeetan pinta näyttää olevan kauttaaltaan orgaanisia molekyylejä sisältävän aineen peittämää. Musta väri johtuu siitä ja sitä on joka puolella.

"Kuvat komeetasta ovat vaaleita siksi, että niitä on ylivalotettu yksityiskohtien saamiseksi näkyviin. Kirkkainkin kohta pinnalla on kolme kertaa tummempaa kuin tummin alue Kuun pinnalla."

"Komeetat eivät ole todellakaan sellaisia 'likaisia lumipalloja', joita oletimme niiden olevan, vaan ne ovat paljon monimuotoisempia. Näemme pinnalla paljon erilaisia muotoja ja mikä jännittävintä, kuvissa näkyvät kraatterit eivät ole syntyneet ulkoisten iskujen vuoksi, vaan ne ovat alueita, mistä komeetan sisältä purkautuu kaasua ja pölyä. Ja sitä tapahtuu koko ajan, jopa Philaen luona."

Mikäli Philae saadaan nyt uudelleen toimintaan, niin pian pääsemme paitsi katsomaan uusia, huimia kuvia komeetan pinnalta, niin myös todistamaan erästä merkittävintä asiaa avaruuslentojen historiassa: sen pinta-aineen analysointia paikan päällä.

Se saattaa kertoa paljon myös elämän synnystä ja siitä, miksi olemme itsekin tämän planeetan pinnalla. 

Alin kuva: Le Bourget'n Rosetta-tilaisuudessa esiintyivät (oikealta vasemmalle) professori Mark McCaughrean, Elsa Montagon, Barbara Cazzoni, Philippe Gaudon ja Jean-Pierre Bibling, joita avusti ESAn tiedeohjelman tiedottaja Markus Bauer.

Tältä kuulosti, kun Philae pomppasi komeetan pinnalla

Rosetta-luotaimen pientä Philae-laskeutujaa on jälleen koitettu saada uudelleen kuuluviin. Viimeisimmät yritykset ovat olleet 9.6. alkaen ja tuorein oli eilen illalla, jolloin yhteyttä laskeutujaan yritettiin puolentoista tunnin ajan.

Päivitys sunnuntaina 14.6.: Philaeen saatiin yhteys! Lue toinen juttumme aiheesta: Philae virkosi.

Yhteyden muodostumista odotellessa tutkijat ovat tutkineet Philaen marraskuista toimintaa komeettansa pinnalla tarkemmin, ja Tiedetuubi saa kunnian julkistaa ensimmäisenä maailmassa ainutlaatuisen tiedoston tuosta tapahtumasta: äänen, joka syntyi Philaen pompatessa ensimmäisen kerran pinnalta 12. marraskuuta 2014.

Philaen brittiläis-suomalainen SESAME-laitepakettiin kuuluva CASSE (Cometary Acoustic Surface Sounding Experiment) on nimensä mukaisesti komeetan pinnan akustinen sondaaja, ja osana sitä oli kaikuluotaimen tapaan toiminut laite, joka synnytti ääntä ja kuunteli sen heijastumaa pinnalta hyvin lyhyen etäisyyden päästä. Se oli siis kuin laskeutumisjalkaan kiinnitetty mikrofoni.

"Kun Philae osui komeetan pintaan, iski silloin paineaalto laskeutumistelineen “jalkapohjaan”, missä ilmaisin oli", kertoo Walter Schmidt Ilmatieteen laitokselta. "Jatkuvan signaalin sijaan tuloksena oli nyt lyhyt selvästi kuuluva pomppaus, koska laskeutuja sinkosi pinnalta uudelleen lentoon". Tämä aalto on muokattu oheiseksi äänitiedostoksi ilman, että signaali itse on muuttunut".

Jos siis olisit ollut Philaen kyydissä, olisi pomppaus kuulostanut tältä (mikäli ääni olisi kulkenut komeetan pinnalla korviisi).

Philaen laskeutumisjalan "tassussa" oleva SESAME/CASSE-instumentti.

Kolminkertainen laskeutuminen

Kun Philae osui komeetan pintaan tuolloin marraskuun 12. päivänä klo 17:34:04 Suomen aikaa, mutta signaali sen laskeutumisesta Maahan saapui vasta kello 18:03, koska radiosignaalilta kesti 28 minuuttia kulkea komeetalta maapallolle.

Paitsi että Philae ei jäänytkään kiinni komeetan pinnalle, vaan se pomppasi uudelleen lentoon: sen kaksi harppuunaa, joiden tarkoitus oli ankkuroida pyykinpesukoneen kokoinen laskeutuja pinnalle, eivät toimineet, joten se ponnahti pinnalta ylöspäin 38  senttimetrin sekuntinopeudella. Jos nopeus olisi ollut 44 cm/s, olisi Philae ponnahtanut takaisin avaruuteen, mutta nyt se teki vain hieman noin kaksi tuntia kestäneen pomppauksen. 

Se nousi noin kilometrin korkeuteen, ja jos sitä  olisi voinut katsoa kaukaa omin silmin, olisi se näyttänyt kuin hidastetulta elokuvalta. Tämä siksi, että komeetan heikossa painovoimassa liike ei ollut nopeaa.

Laskeutuja alkoi myös pyöriä uudelleen lentoon noustuaan. Tämä johtui siitä, että sen asentoa vakauttanut vauhtipyörä sammui ohjelmointinsa mukaisesti heti pintaan osumisen jälkeen, ja tämän reaktio sai aikaan sen, että itse laskeutuja alkoi pyöriä noin 13 kertaa sekunnissa pystyakselinsa ympäri. Osittain onnen, mutta osittain myös tämän pyörimisliikkeen ansiosta laskeutuja pysyi “pystyasennossa” hyppynsä ajan ja osui uudelleen pintaan laskeutumisjalat alaspäin suunnattuina. 

Tämä tapahtui klo 19:25:26 Suomen aikaa ja Philae ponnahti uudelleen lentoon vielä kerran. Nyt sen nopeus oli 3 cm/s ja lento kesti vähemmän aikaa: se laskeutui lopulliseen paikkaansa klo 19:31:17.

Paikka oli kaikkea muuta kuin sellainen, mihin sen toivottiin osuvan, sillä se oli varjoinen, epätasainen ja louhikkoinen. Philae päätyi 30° kallelleen, mutta se oli toimintakunnossa, ja onnistui paitsi olemaan yhteydessä Rosettaan ja sen kautta Maahan, mutta myös tekemään lähes kaikki sille suunnitellut tutkimukset.

Vaikka näytteen poraaminen pinnasta ei onnistunutkaan, oli tämä viesti siitä, että pinta oli hyvin kovaa ainetta, ja se sinällään oli kiinnostava tieto. Samoin kuvat olivat erittäin jännittäviä, sillä laskeutujaa ei kuuna päivänä olisi uskallettu lähettää tietoisesti niin vaaralliseen paikkaan.

Myös pomppaukset tuottivat kiinnostavaa tietoa. Voisi sanoa, että yhden laskeutumisen hinnalla Philae pääsi hetkellisesti tutkimaan "Churyn" pintaa kolmesta eri kohdasta ja sen lentoradan tutkiminen on auttanut ymmärtämään paremmin komeetan vetovoimakenttää. Pomppaukset ja niiden koot oikeassa suhteessa komeetan kokoon on esitetty yllä olevassa kuvassa; Agilkia on alkuperäiselle laskeutumispaikalle annettu nimi. Alla on puolestaan CONCERT-radiomittauksen avulla saatu arvio lopullisesta laskeutumispaikasta.

Vaikka Philaeen ei olekaan saatu uudelleen yhteyttä, ei kaikki toivo ole vielä mennyttä. Komeetta tulee vielä kahden kuukauden ajan lähemmäksi komeettaa ja valaistusolosuhteet sen pinnalla muuttuvat koko ajan. Lisäksi laskeutumisalueella saattaa tapahtua muutoksia, jotka parhaassa tapauksessa heittävät Philaen uuteen paikkaan pinnalla – ja kenties siellä se saa paremmin virtaa aurinkopaneeleista myös akkuunsa. 

Milloin tahansa julkistetaan myös varmasti jännittäviä tutkimustietoja – ja samalla uusia kuvia – laskeutumisesta. Yleensä tutkimukset on julkaistu noin kuusi kuukautta myöhässä ja  onkin varsin todennäköistä, että jokin tiedejulkaisu levittelee lähiaikoina tuloksia erikoisnumerossaan.

Komeettalaskeutumisen tarina on siis kaikkea muuta kuin ohitse!

Komeetan pinnalla suihkuaa yölläkin

 

Churyumov-Gerasimenko-komeettaa kiertävä Rosetta-luotain ällistyttää yhä välittämillään kuvilla. Tähän asti on näyttänyt siltä, että ytimen pinnasta kohoavat kaasu- ja pölysuihkut vaimenevat, kun Aurinko painuu sikäläisen horisontin taakse ja pimeys laskeutuu.

Harvoja poikkeuksia sääntöön on ollut 12. maaliskuuta otetuissa kuvissa näkynyt suihku, joka virkosi jo hieman ennen auringonnousua (kuva alla). Vasemmassa kuvassa ytimen pimennossa olevassa alaosassa ei näy mitään, mutta kaksi minuuttia myöhemmin sieltä suihkuaa avaruuteen pölyä.

 

 

Tänään julkaistu otos tarjoaa toisen poikkeuksen sääntöön. Rosetta on napannut kuvan 25. huhtikuuta, jolloin se oli 93 kilometrin etäisyydellä ytimestä. Muodoltaan kumiankkaa muistuttavan komeetan "päässä" sijaitsevalla Ma’at-alueella näkyy useita pölysuihkuja, jotka ovat aktiivisia, vaikka auringonlaskusta on jo puolisen tuntia.

 

 

Tuolloin Churyumov-Gerasimenkon etäisyys Auringosta oli 270 miljoonaa kilometriä eli hieman alle kaksi kertaa Maan ja Auringon välimatka. Tutkijoiden mukaan öiset suihkut liittyvät kaiken aikaa pienenevään etäisyyteen, jolloin Aurinko myös lämmittää ydintä enemmän.

Kuvat: ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA

Rosettan laskeutujaan yritetään jälleen yhteyttä

Rosetta-komeettaluotaimen pieni Philae-laskeutuja on värjötellyt jo puolen vuoden ajan Churyumov-Gerasimenko -komeetan pinnalla. Se laskeutui komeetan pinnalle 14. marraskuuta 2014 ja sen sijaan että se olisi kiinnittynyt suunnitellulla tavalla pinnalle, se pomppasi kolme kertaa takaisin lentoon ja päätyi vinoon asentoon varsin hankalalle ja varjoisalle alueelle laajan tasangon reunalla.

Koska se ei kyennyt lataamaan akkujaan aurinkopaneeleista saatavalla sähköllä, se asettui automaattisesti horrokseen odottamaan akkujen latautumista sen myötä, kun komeetta tulee lähemmäs Aurinkoa ja valaistusolosuhteet tulevat toivottavasti paremmiksi.

Nyt kevään kuluessa laskeutujaan on yritetty jo kolme kertaa – mutta turhaan. Yrityksiä on tosin haitannut se, että komeetan tultua aktiivisemmaksi on Rosetta-luotain (jonka kautta yhteys muodostuu) joutunut pysyttelemään noin 200 km:n etäisyydellä komeetasta ja yhteysajat laskeutujaan ovat olleet hankalia.

Nyt edellytykset ovat parhaimmat tähän saakka yhteyden saamiseen, ja Philaeen on yritetty saada yhteyttä eilisestä alkaen. 

Voi olla, että Philae on sammunut kokonaan kylmässä ja varjoisassa paikassaan, ja voi olla, että kyseisellä paikalla on tapahtunut purkauksia tai muita mullistuksia pinnalla, jotka ovat haudanneet tai rikkoneet laskeutujan.

Mutta voi myös olla, että laskeutuja on saanut vähä vähältä ladattua akkujaan Auringon paistaessa yhä paremmin alueelle, ja vastaa yhteyskutsuun koska tahansa.

Ongelmat: lämpötila ja akkujen varaustaso

Suomessa toukokuun alussa vierailleen Rosetta-lennon pitkäaikaisen, nyttemmin eläkkeelle jääneen tiedejohtajan Gerhard Schwehmin mukaan tärkein kriteeri, joka määrää Philaen heräämistä on sen sisälämpötila: se ei herää toimintaan, jos sen sisä lämpötila on alle -45°C.

Kun laskeutujan horroksen aikana sen tilaa tarkkaileva ohjelma havaitsee akkujen olevan tarpeeksi täynnä ja lämpötilan riittävä, se herättää laskeutujan, joka alkaa odottaa yhteysyritystä. Kutsun Rosettasta saatuaan se vastaa siihen ja kertoo laitteistojensa kunnosta.

Jos kaikki käy hyvin, saadaan luotain hitaasti, vaihe vaiheelta edeten toimintakuntoon, ja toivottavasti sillä saadaan tehtyä myös uusia mittauksia.

Hienointa olisi, jos se voisi tehdä myös pinnan analysoinnin minilaboratoriollaan; se ei ennättänyt tekemään sitä marraskuussa, koska pinta oli odottamattoman kovaa, eikä se saanut siitä näytettä pienellä kairallaan.

“Mutta jo se, että saisimme yhteyden Philaeen ja muutamia mittauksia tehtyä lisää, olisi erinomaista”, toteaa Schwehm.

Toivelistalla on uusien kuvien ottamista ja mittauksia niin  magneettikentästä, kaasuista, pölystä ja niin edelleen. Tutkijat ovat tehneet jo kaksi havaintolistaa, joista ensimmäisessä otetaan aivan aluksi vähän virtaa vaativia mittauksia (kuten ROMAP-magnetometrillä ja SESAME-sähkökenttämittarilla, mihin myös suomalaistekoinen pinnan sähkönjohtavuutta mittaava laite kuuluu) ja vasta sen jälkeen käytettäisiin CIVA- ja ROLIS-kameralaitteistoja. Jos nämä sujuvat hyvin, otetaan toinen lista esiin, ja siinä on samat mittaukset uudelleen sekä kaikki muut Philaen tutkimuslaitteet.

Periaatteessa Philae voisi toimia viikkojen, kenties kuukausienkin ajan siitä kun se herää – jos se vain saa tarpeeksi auringonvaloa. Se voitaisiin mahdollisesti myös ohjelmoida toimimaan kylmempänä, sillä se todennäköisesti kestäisi sen. Ainakaan enää tutkijoilla ei ole paljoa menetettävää, jos se ei kestäisikään.

Hypätä vai ei?

Toinen, uskaliaampi ajatus, mikä on tutkijoiden mielessä, on hyppääminen pois nalkista. 

“Philae suunniteltiin aikanaan siten, että se voisi pomppia komeetan pinnalla, mutta lopulta se päätettiin kiinnittää harppuunoilla pintaan varmuuden varalta”, kertoo Schwehm.

“Sen laskeutumisjalustassa on kuitenkin edelleen olemassa laitteisto hyppyjen tekemiseen, ja sen käyttäminen on tosiaankin mielessä.”

Jos yhteys saadaan, niin tutkijat haluavat varmasti kuitenkin tehdä ensin muutamia mittauksia, ja vasta sitten yrittää hyppäämistä. On mahdollista, että hyppäys saisi sen paremmin valoon, mutta se saattaa joutua vielä pahempaan paikkaan tai päätyä ylösalaisin pinnalle. Tässäkään ei ole enää paljoa menetettävää, joten voi olla, että ellei yhteyttä pian saada, Philae komennetaan hyppäämään mahdollisilla voimillaan, ja sitten se joko tottelee tai ei.

Tässä vaiheessa kuitenkin pitää vielä vain toivoa, että yhteys ylipäätä saadaan. Joka tapauksessa Philae on jo tähän mennessä lyhyen toimintansa aikana täyttänyt sille asetetut toiveet lähes kokonaan. Osittain ne on jopa ylitetty, sillä yhden laskeutumisen sijaan se teki kolme laskeutumista, ja niistä jokaisesta saatiin hieman tietoa kyseisestä kohdasta komeetan pinnalla. 

Moista uhkarohkeaa pomppulaskeutumista ei kukaan tutkija olisi uskaltanutkaan ehdottaa!

Komeettaluotain Rosetta oli vähän aikaa sekaisin

Komeetta Churyumov-Gerasimenkoa tutkiva Rosetta on jälleen tehnyt uskaliaita lähiohituksia komeettaytimen luona, ja näistä viimeisin, viime lauantaina tehty tähän saakka uskaliain sellainen sai aikaan erään suurimman säikähdyksen lennonjohdossa mitä on koettu pitkiin aikoihin.

Kun luotain oli noin 14 kilometrin päässä komeetan pinnasta, se ei enää kyennyt navigoimaan reittiään ja asentoaan kunnolla, jolloin sen antenni siirtyi sivuun suunnasta kohti maapalloa ja siten yhteydenpito siihen häiriintyi siinä määrin, että luotain asetti itsensä varotilaan. Tuossa tilassa luotain sammuttaa kaikki ylimääräiset alijärjestelmät sekä suojaa tieteellisiä tutkimuslaitteita kytkemällä nekin pois päältä ja jää odottamaan lisäohjeita lennonjohdosta. 

Luotain saatiin tapauksen jälkeen hallintaan ensin alustavasti sunnuntaina ja siten kokonaan maanantain kuluessa, mutta se ei ole vielä jatkanut kaikkien tieteellisten tutkimusten tekemistä. 

Kestää vielä muutamia päiviä, ennen kuin rutiini pääsee jatkumaan. Nyt luotain on kuitenkin turvallisella, soikealla radalla, joka vie sen kauimmillaan 400 kilometrin päähän ytimestä ja on lähimmillään 140 km:n etäisyydellä.

Kuva: 21. maaliskuuta otettu kuva näyttä selvästi kuinka komeetan aktiivisuus on lisääntymässä.

Tähtietsimet sekaisin

Todennäköisin syy luotaimen häiriöön oli se, että sen ns. tähtietsimet luulivat komeetasta irronneita ja kirkkaina näkyneitä pieniä hitusia tähdiksi, joiden mukaan luotaimen ohjaustietokoneet koittivat suunnistaa. Rosetta käyttää näitä tähtietsimiä apunaan asennonsäädössä ja navigoinnissa, sillä niiden avulla luotain asento tähtitaivaan suhteen saadaan hyvin kätevästi selville.

Tähtietsinten avulla luotain tietää myös koko ajan missä suunnassa Aurinko on, ja suuntaa tämän tiedon mukaan suuren lautasantenninsa kohti Maata. Kun suuntatieto häiriintyy, pysähtyy myös antennin ohjaaminen, ja siksi antennin keila kääntyi pois maapallosta.

Komeetan lisääntynyt aktiivisuus näkyy myös siinä, että luotain suurine aurinkopaneeleineen kokee komeetan ympärillä olevan ohuen kaasun aiheuttamaa kitkaa - se hidastaa luotaimen nopeutta siinä määrin, että se on havaittavissa ja pitää ottaa huomioon ratalaskelmissa. Tätä on havaittu jo jonkin aikaa, mutta navigointiongelmat olivat täysin uusi kokemus lennonjohtajille, jotka tosin ovat osanneet odottaa jotain tällaista.

Odotettua pitempään kestänyt täyden kontrollin saaminen johtui siitä, että tähtietsimet näkivät vielä noin 24 tunnin ajan tapahtumaketjun alkamisen jälkeen näitä haamutähtiä, eli ylimääräisiä, komeetasta irronneiden kappaleiden aiheuttamia kirkkaita pisteitä taivaalla.

Siksakkia ytimen ympärillä

Rosetta on viime helmikuussa tapahtuneesta komeettaytimen lähiohituksesta saakka ollut monimutkaisella radalla, jolla se on  viettänyt pitkiä aikoja kaukana komeetasta, satojen kilometrien etäisyydellä, mutta on tullut myös hyvin lähelle komeettaa. 

Aivan niin lähelle kuin 14. helmikuuta, siis kahdeksan kilometrin päähän, ei sen koommin ole uskaltauduttu, mutta lauantaina (28. maaliskuuta) etäisyys oli vain noin 14 kilometriä kaksiosaisen ytimen suuremman osan päällä. 

Tarkoitus oli lentää jälleen lähelle komeettaa ensi viikolla, mutta voi olla, että lennonjohto ja tutkijaryhmä päättää muuttaa rataa siten, että luotain pysyttelee turvallisen etäisyyden päässä ytimestä. Lentoa ei missään nimessä haluta vaarantaa, kun sen kenties jännimmät ajat ovat vielä edessä; komeetta on lähimmillään Aurinkoa ensi elokuussa ja silloin se on myös aktiivisimmillaan.

Jäätä kaulan alueella Rosetta-komeetassa

Perinteisen selityksen mukaan komeetat ovat likaisia lumipalloja, jotka koostuvat pääasiassa jäänsekaisesta hiekasta tai hiekansekaisesta jäästä.

Rosetta-luotaimen kohteena oleva komeetta 67P/Churyumov-Gerasimenko on sen sijaan paljastunut lähes kokonaan hiekan ja kiven peittämäksi harmaaksi möhkäleeksi, mistä jäätä ei ole nähty missään. Sitä on selvästi runsaastikin pinnan alla, mutta kuvissa ei jäästä ole nähty kuin pienenpieniä aavistuksia.

Nyt luotaimen OSIRIS-kameralaitteiston viime elokuussa ottamista kuvista on havaittu jäältä näyttäviä kohtia kaksiosaisen komeetan “kaulan” alueelta. 

Komeetan kaksiosaisuutta pohdittaessa on esillä ollut kaksi teoriaa: joko kyseessä on kahden kappaleen yhteentörmäys ja sen tuloksena syntynyt omituinen komeettaydin, tai sitten kaula on vain kulunut pois, kun siitä on irronnut enemmän ainetta kuin keskimääräisesti muualta. Jos se koostuu enemmän jäästä kuin muu osa komeetan pinnasta, on tämä jälkimmäinen vaihtoehto todennäköisempi.

Alue, jota kuva esittää, on saanut nimen Hapi. Se sijaitsee kahta osaa yhdistävän kapean kaulan kohdalla ja se on ollut viime aikoina hyvin aktiivinen: sieltä on suihkunnut ulos avaruuteen kaasua ja aktiivisuus näyttää olevan edelleen kasvussa (kuten odottaa sopii, koska komeetta on lähimmillään Aurinkoa vasta elokuussa). 

Epäluonnollinen kuva

Kuva ei ole luonnollinen, sillä ihmissilmin katsottuna Chury näyttää mustanharmaalta, eikä siinä ole suuriakaan värieroja. Jotta pinnan valonheijastuskyvyn pienenpienet erot saataisiin näkyviin, Max Planck -instituutin tutkijat ottivat kameralaitteistolla useita kuvia eri suotimien läpi, jolloin tuloksena oli otsikkokuvana oleva “värikuva”.

Kuvassa on yhdistettynä 989, 700 ja 480 nanometrin aallonpituusalueiden suodattimien kuvat, jotka on on yhdistetty kuvaan ikään kuin punaiseksi, vihreäksi ja siniseksi. Kontrastia on suurennettu ja kuvaa on käsitelty, jotta pinnan ominaisuudet tulisivat paremmin esiin. Kuva ei siis ole luonnollinen.

Koska eri suodattimien läpi kuvia otettaessa komeettaydin on pyörähtänyt ja luotain on mennyt eteenpäin radallaan, on kuvia myöhemmin yhdistettäessä kuvaan tullut pieniä epäluonnollisia kuvioita. Nämä näkyvät tosin vain yksityiskohtaisesti pintaa katsottaessa, ja kiinnostavinta onkin katsoa pintaa laajempien ilmiöiden löytämiseksi.

Ja eroavaisuuksia on! Hapi-alueen pinnan heijastuskyvyssä on vaihtelua, ja koska alue näyttää heijastavan enemmän sinertävää valoa kuin viereiset seudut, on tämä tulkittavissa siten, että alueella on todennäköisesti vesijäätä joko pinnalla tai aivan sen alapuolella.

OSIRIS-kameran kuvien lisäksi aluetta on tutkittu myös Rosettan mukana olevalla VIRTIS-kameralla, joka pystyy näkemään infrapunavalon alueella. Näitä tietoja ei kuitenkaan ole vielä julkistettu.

Toinen merkki jäästä pinnalla tai sen alla on pinnan tasaisuus. Sivummalle Hapista mentäessä pinta muuttuu rosoisemmaksi ja samalla sen valonheijastuskyky muuttuu selvästi.

Koska kuva on jo puoli vuotta vanha, se on otettu tarkalleen 21. elokuuta 2014, olisi jännää nähdä miltä alue näyttää nyt, kun aktiivisuus on suurempaa. Näitä kuvia tosin saadaan odottaa jälleen kuuden kuukauden ajan…

Kuva: 6. maaliskuuta otettu navigointikameran kuva näyttää selvästi, että komeetta on jo varsin aktiivinen.

Saadaanko Philaeen yhteys?

Kun Rosetta-luotaimen pieni laskeutuja Philaen pomppulaskeutui komeetta Chuyumov-Grasimenkon pinnalle viime marraskuussa, se joutui nalkkiin, eikä pystynyt olemaan enää yhteydessä Maahan akkujensa hiivuttua.

Sen jälkeen laskeutujaa on koetettu löytää pinnalta – mutta turhaan. Silti sen likimääräinen sijainti on kuitenkin selvillä noin 40 metrin tarkkuudella ja sen asennostakin on saatu vinkkiä. Periaatteessa näihin aikoihin Aurinko paistaa jo sen verran laskeutumisalueelle, että Philae saa mahdollisesti tarpeeksi virtaa aurinkopaneeleistaan, jotta se voi kerätä akkuunsa sen verran sähköä, että se voisi olla yhteydessä Maahan.

Niinpä yhteyttä yritetään nyt torstaina aamulla ensimmäistä kertaa sitten marraskuun. Olisi kuitenkin erittäin suuri onnenkantamoinen, jos laskeutuja piippaisi vastauksensa iloisesti heti ensimmäisen yrityksen jälkeen; joka tapauksessa ensimmäinen teoreettinen mahdollisuus saada elonmerkki Philaelta on klo 6:00 Suomen aikaa torstaina 12.3. aamulla. 

Yhteyden muodostaminen alkaa kuitenkin jo klo 03.18 Suomen aikaa, jolloin Rosetta alkaa huhuilla laskeutujaa ja kuunnella radiolaitteillaan siltä mahdollisesti tulevaa vastausta. Yhteysyrityksiä jatketaan 20.3. klo 06.00 Suomen aikaa saakka. Kahdeksan vuorokauden aikana on yhteensä 11 aikaväliä, jolloin sekä Aurinko paistaa Philaen aurinkopaneelille että Philae on Rosettan antennin vastaanottosuunnassa.

“Philae saa nyt kaksinkertaisesti auringonvaloa verrattuna siihen, mitä se sai viime vuoden marraskuussa”, sanoo laskeutujan projektipäällikkö Stephan Ulamec Saksan ilmailu- ja avaruuskeskus DLR:sta.

“Laskeutuja on mahdollisesti vielä liian kylmässä herätäkseen, mutta yhteyttä kannattaa jo yrittää. Tästä alkaen mahdollisuus saada yhteys aikaiseksi paranee joka yrityksellä.”

Jotta Philae heräisi, sen sisäosien lämpötilan täytyy olla vähintään –45°C ja sen pitää saada aurinkopaneeleistaan 5,5 wattia energiaa. Muussa tapauksessa se jatkaa olemista horroksessa, mihin se vaipui marraskuussa. Horrostilassa se on ohjelmoitu käyttämään kaiken keräämänsä energian lämpimänä (ja siten toimintakunnossa) pysymiseen.

Komeetta 67P/Churyumov-Gerasimenko, sitä kiertävä Rosetta ja komeetan ytimen pinnalla Abydos-alueella kellellään lepäävä Philae ovat nyt noin 320 miljoonan kilometrin päässä Auringosta. Etäisyys pienenee nyt koko ajan ja lähimmillään komeetta on Aurinkoa ensi elokuussa.

Kun Philae herää…

Heti sen jälkeen, kun Philae huomaa saavansa tarpeeksi virtaa ja olevansa tarpeeksi lämmin, se herää syvästä horroksesta ja alkaa käyttää akkuun kerääntynyttä sähköä lisälämmittämiseen. Se kytkee radiovastaanottimensa päälle 30 minuutin välein ja kuuntelee signaalia Rosettasta. Vastauksen lähettäminen vaatii kuitenkin vielä lisää energiaa, joten on mahdollista, että Philae on jonkin aikaa jo toiminnassa, mutta ei kykene vielä vastaamaan Rosettan huutoon.

“Jos Philaeen saadaan yhteys, 24. maaliskuuta Ranskassa Pariisissa pidettävässä suunnittelukokouksessa päätetään, mitä havaintoja tehdään ja missä järjestyksessä”, kertoo Ilmatieteen laitoksen tutkimuspäällikkö Walter Schmidt.

“Ennen sitä pitää kuitenkin selvittää, onko Philae toimintakunnossa ja mitä tutkimuksia on mahdollista tehdä.” 

Jos yhteys saadaan, havaintojen tekoa voidaan jatkaa syksyyn saakka, koska paikka suojaa Philaelta ylikuumenemiselta Auringon lähestymisestä huolimatta.

Ilmatieteen laitoksen Philae-laskeutujaan toimittamat SESAME/PP-mittalaite ja massamuisti toimivat hyvin laskeutumisvaiheessa ja myös rankan laskeutumisen jälkeen. 

“Toiveet ovat korkealla, että laitteistot ovat valmiina jatkamaan mittauksia, jos yhteys Philaeen saadaan luotua.”

“Kuvien ja muiden analyysien perusteella tiedetään, että Philae on tipahtanut komeetan reunan yli ja alas jonkinlaiselle “parvekkeelle”, joka sijaitsee komeetan sivuseinässä”, Walter Schmidt kertoo. 

Philaen kolmella puolella kuvissa voidaan nähdä kallioseinäke, mutta yksi sen kameroista osoittaa arvioiden mukaan suoraan ulkoavaruuteen. Gravitaatio on kuitenkin sivullepäin. Uusia kuvia pyritään ottamaan herätyksen jälkeen, jotta sijaintipaikasta saadaan tarkempaa tietoa.

Ystävänpäivätanssi komeetan luona (päivitetty)

Komeettaluotain Rosetta teki lentonsa uskaliaimman tempun viime lauantaina, kun se lensi vain noin kuuden kilometrin etäisyydeltä komeetan ytimen pinnasta. Ohilento tapahtui kaksiosaisen ytimen suuremman osan päältä ja sujui suunnitellulla tavalla.

Tarkoituksena oli paitsi tutkia komeettaydintä erittäin läheltä, niin myös käydä vielä kerran sen lähituntumassa ennen kuin luotain jää tarkkailemaan komeetta Churyumov-Gerasimenkoa hieman kauempaa. Komeettaydin on muuttunut viime aikoina olennaisesti aktiivisemmaksi sen (ja Rosettan) lähestyessä Aurinkoa. 

Lähiohituksen jälkeen Rosetta jatkoi kauemmaksi komeetasta ja saavuttaa huomenna tiistaina 255 kilometrin etäisyyden. Tämä siksi, että aikomuksena on nyt saada laajempi kuva siitä mitä komeetan ympärillä on tapahtumassa. 

Sen jälkeen rataa lasketaan jälleen lähemmäksi, ja luotain pysyttelee noin sadan kilometrin päässä ytimestä. Sieltä se tekee toisinaan koukkauksia lähemmäksi ja kauemmaksi, riippuen komeetan aktiivisuudesta ja tutkijoiden tarpeista.

Ongelmana kauempana ytimestä lennettäessä on se, että siellä luotain ei ole enää itse asiassa komeetan kiertoradalla, koska heikkopainovoimainen komeettaydin ei kykene pitämään luotainta enää kahleissaan; siellä lennonjohto “lentää” Rosettaa kuin se olisi planeettainvälisessä avaruudessa komeetan lähellä.

ESA julkisti Rosettan navigointikameran kuvia nyt maanataina ja jopa niissä näkyy huimia yksityiskohtia komeetan pinnasta. Parempia OSIRIS-kameralaitteiston ottamia kuvia saadaan jälleen odottaa kuukausien ajan. Luotaimen lentorata oli suunniteltu sellaiseksi, että Aurinko paistoi komeetan pintaan hetken aikaa täsmälleen päältä, jolloin kuvista saatiin hyvin tarkkoja ja kiinnostavia.

Julkistetut 16 navigointikameran kuvaa on vapaasti ladattavissa ESAn nettisivuilta.

Rutiinia

Ellei lähiohitusta oteta huomioon, on Rosetta-lennojohto siirtynyt viime vuodenhektisten tapahtumien jälkeen toimimaan arkisen tasaisesti. 

Lentosuunnitelmaa tehdään 16 viikon ajalle etukäteen siten, että tutkijat ehdottavat erilaisia tehtäviä ja määrittelevät mitä mittalaitteita ja kuinka he haluaisivat käyttää, minkä jälkeen lentodynamiikkatiimi ja luotaimen kunnosta vastaavat insinöörit tutkivat mikä on mahdollista.

Lisäksi käytössä on kaksi lyhyen aikajakson suunnitelmaa: maanantaisin tehtävä suunnitelma keskiviikosta lauantaihin tehtäviä tutkimuksia varten ja torstaisin päätettävä lista lauantaista keskiviikkoon tehtävistä toimista.

Yleensä suunnittelupäivänä aamulla kerätään kaikki mahdollinen havaintotieto komeetasta ja luotaimen mahdollisesta radasta, joista koostetaan tehtävälista tehtäviksi toimiksi. Näiden perusteella tehdään komentosarja, joka testataan ensin simulaattorilla ja tarpeen mukaan Rosetta-luotaimen kaksoiskappaleella ennen kuin ne lähetetään luotaimelle.

Lennonjohto tarkkailee erityisen huolellisesti luotaimen sijaintia komeetan suhteen niin radiolinkin doppler-siirtymän avulla, luotaimen omilla navigointilaitteilla kuin luotaimen navigointikameran kuvilla. Kuvia saadaan viisi kertaa vuorokaudessa.

Lisäjännitystä toimintaan juuri nyt tuo niin sanottu konjunktio, eli Aurinko osuu jotakuinkin suoraan Maan ja Rosettan väliin. Se haittaa tiedonsiirtoa lähes koko helmikuun ajan.

Yhteys ei ole missään vaiheessa kokonaan poikki, mutta tällä haavaa tietoa saadaan luotaimelta Maahan ESAn 35-metristen antennien kautta vain 14 kilobittiä sekunnissa ja suurempien NASAn 70-metristen antennien kautta 45 kbit/s.

Tämä luonnollisesti rajoittaa luotaimelta saatavien tietojen määrää, mutta tilanne paranee maaliskuussa jo olennaisesti. Erityiden hyväksi tilanne tulee kesäkuussa, jolloin Maa on radallaan paikassa, mistä on hyvä ja suora yhteys komeetalle.

Silloin toivottavasti myös laskeutuja Philae on taas mukana toiminnassa!

9. helmikuuta 2015 otettu kuva näyttää jo selvästi, miten Chury on aktivoitumassa.

Rosettan komeetta uusin silmin

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.

Chury oikeissa väreissä

67P väreissä

Julkaisimme joulukuun alussa värikuvan Rosetta-luotaimen komeetasta, 67P/Churyumov-Gerasimenkosta, mutta kuten jutussakin (myöhemmin päivitettynä) todettiin, oli kyseessä innokkaan harrastajan tekemä versio. Värikuvat tehdään koostamalla useista yksivärisistä kuvista, ja tuo aiemmin julkaistu kuva oli tehty mutkan kautta: navigointikameran mustavalkoisia kuvia oli laitettu kuvankäsittelyohjelmassa ikään kuin eri väristen suotimien kautta katsotuiksi, ja näitä koostamalla oli saatu aikaan värikuva.

Parempi kuva saadaan luonnollisesti siten, että kuvat on otettu paikan päällä kamerassa eri väristen (sininen, punainen ja vihreä) suotimien läpi – ja paremmalla kameralla kuin navigointikamera. Rosetta-luotaimen pääkamera on laite nimeltä OSIRIS, ja nyt sen tutkijatiimi on (oletettavasti pienen painostuksen jälkeen) julkistanut ensimmäisen, oikean, virallisen ja todenmukaisen värikuvan komeetasta. Kuten odottaa saattaa, näyttää se hieman tylsemmältä kuin harrastajan tekemä punertava kuva: se on harmaa, eikä sitä heti värikuvaksi huomaakaan. 

Mutta se on, ja siksi se on niin merkittävä. Vaikka värierot pinnalla ovat pieniä, niitä on, ja ne näyttävät komeetan pinnan kaikessa realistisuudessaan. Oikeastaan on yllättävää, miten hyvin värit näkyvät, sillä komeetan pinta on erittäin tummaa ainetta. Se on hiilenmustaa, mutta kuvia on tietoisesti hieman ylivalotettu, jotta pinnanmuodot saadaan paremmin esille.

Värikuvan tekemiseen vaaditut kuvat otettiin OSIRIS-kameralaitteiston kapeakuvakulmakameralla (Narrow Angle Camera, eli NAC) punaisen (keskimääräinen aallonpituus 744 nm), vihreän (536 nm) ja sinisen (481 nm) suotimen läpi jo elokuun alussa, 6.8., kun Rosetta oli vielä 120 kilometrin päässä komeetasta. 

Kun eri suotimien läpi otettuja kuvia on analysoitu, on huomattu, että pinta heijastaa punaista hieman enemmän kuin muita värejä, joten "ensimmäinen" värikuva ei ollut täysin väärässä, vaikka se olikin suhteettoman punainen. Samaa lievää punerrusta on havaittu monissa muissakin aurinkokunnan pienkappaleissa, sillä  niiden pinnalla on hienojakoista hiekkaa ja pölyä, jotka heijastavat enemmän punaista. 

Se, miten ihmissilmä puolestaan havaitsee kohteita, ei vastaa aivan todellista. Auringon valossa on runsaasti kellertävänvihreää, ja siksi ihmisen silmä on herkistynyt sille. Komeetan pinnan tapauksessa tällä ei kuitenkaan ole olennaista eroa, sillä pinta on niin tumma ja värierot hyvin pieniä.

Värikuvassa on kaksi yllätystä. Ensinnäkin siinä ei ole havaittu merkkejä pinnalla olevasta jäästä, minkä pitäisi näkyä sinertävänä värinä. Kuten Rosettan mittalaitteet kertovat, on komeetassa kuitenkin vettä ja siten myös jäätä. Toinen kiinnostavuus on juuri pinnan värivaihtelun pienuus, mikä viittaa osaltaan myös siihen, että näkyvässä pinnassa on rakenteellisestikin myös varsin vähän vaihtelua.

Lisää kuvia ja tietoja saataneen ensi viikolla, kun Rosettan keräämiä ensimmäisiä tieteellisiä tuloksia julkistetaan San Franciscossa Yhdysvaltain geofysiikan unionin vuosikokouksessa.

Kuva: ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA