Venus Express

Venus Expressin pitkä ja arvokkaita tutkimustuloksia tuottanut taival päättyi, kun se sukelsi Venuksen tiheään kaasukehään. Tuhoisaa syöksyä alettiin valmistella jo loppukeväästä 2014, kun luotaimen asennonsäätömoottoreiden polttoaine alkoi olla vähissä. Venus Express ohjattiin radalle, jolla se käväisi kiertoratansa lähimmässä pisteessä yhä syvemmällä kaasukehässä.

Touko–kesäkuussa radan lähin piste aleni vähitellen 130 kilometriin. Samalla pystyttiin tekemään havaintoja ja mittauksia kaasukehän kerroksista, joita ei aiemmin ollut voitu tutkia. Heinäkuussa radan alin piste nostettiin 460 kilometriin, jolloin kiertoaika lyheni hieman yli 22 tuntiin.

Venuksen vetovoima alensi rataa hiljalleen ja marraskuun lopulla sitä oli tarkoitus nostaa niin paljon, että luotain olisi jatkanut toimintaansa vuoden 2015 puolelle. 28. marraskuuta radioyhteys alkoi kuitenkin pätkiä ja vihoviimeinen signaali vastaanotettiin 18. tammikuuta 2015. Luotain oli tuhoutunut. 

Kuvat: ESA/VIRTIS-Venus Express/INAF-IAPS/LESIA-Obs. Paris/G. Piccioni [otsikkokuva]; ESA/C. Carreau

"Olemme löytäneet useita tapauksia, joissa pinnalla oleva alue äkkiä kuumenee ja jäähtyy sitten taas", toteaa tutkimusryhmää johtanut Eugene Shalygin. Tarkkaillut alueet ovat Ganiki Chasmassa sijaitsevien kuoren halkeamien kohdalla, joten on mahdollista, että lämpötilan nousu on ollut seurausta tuoreista laavapurkauksista. Lähistöltä löytyvät myös esimerkiksi Ozza ja Maat Monsin tulivuoret.

Venuksen pilviverhon takia luotaimen havaintolaitteen tarkkuus ei riitä sadan kilometrin läpimittaista aluetta pienempien yksityiskohtien erottamiseen, mutta tutkijat arvelevat, että tavanomaista voimakkaampi infrapunasäteily on lähtöisin paljon pienemmästä kohteesta. 

Yllä olevassa kuvasarjassa keskimmäisessä ruudussa erottuvan punaisen ”kuuman pisteen” säteily tulee laskelmien mukaan ainoastaan noin neliökilometrin kokoiselta alueelta. Sen kohdalla lämpötila on ollut korkeimmillaan 830 celsiusastetta, kun se on Venuksen pinnalla keskimäärin 480 astetta. 

"Näyttää siltä, että voimme lopultakin laskea Venuksen vulkaanisesti aktiivisten Aurinkokunnan kappaleiden pieneen joukkoon", päättää Håkan Svedhem, Venus Express -luotainprojektin tutkija.

Venuksen vulkanismista kerrottiin ESAn tiedotteessa ja tutkimus on julkaistu Geophysical Research Letters -tiedelehdessä (maksullinen).

Kuvat: ESA/AOES Medialab (maisemakuva), E. Shalygin et al ja E. Marcq et al

Kuva: Piirros ilmajarruttavasta Venus Express -luotaimesta.

Luotain kesti paljon paremmin kuin uskallettiin toivoa, minkä lisäksi polttoainetta oli tempun jälkeen arvioitua enemmän jäljellä. Tankkien sisällön aivan tarkkaa määrää ei voida sanoa, joten polttoainemittarin näyttämä oli arvio, mutta menovettä oli selvästi vielä yllättävän paljon jäljellä.

Niinpä luotaimen rataa päätettiin nostaa jälleen korkeammalle,  jotta se voisi jatkaa tutkimuksiaan uudelta, kaukaisemmalta kiertoradalta mahdollisimman pitkään. Lennonjohto teki siten suunnitelman ratamuutoksista, jotka piti toteuttaa 23.-30. marraskuuta. 

Venus Express aloitti ratamanöveerit suunnitellulla tavalla, mutta marraskuun 28. päivänä se ei enää käyttänytkään moottoreitaan odotetulla tavalla. Lennonjohto menetti otteensa luotaimesta. Mitä todennäköisimmin polttoaine oli loppunut kesken polton. 

Luotaimeen pystyttiin pitämään epäsaannöllisesti yhteyttä, mutta sitä ei voitu enää ohjata. 

Koska se ei päässyt tavoitellulle kiertoradalle, jäi se kiertämään Venusta soikealla radalla. Aina radan Venusta lähimmässä osassa  kaasukehä jarrutti luotaimen nopeutta, kunnes nyt lähes kahden kuukauden kuluttua, jatkuvasti alaspäin pudonneella radalla kiertämisen jälkeen, planeetta nappasi Venus Expressin huomaansa.

Yllä olevassa kuvassa on Venus Expressin viimeinen radioviesti. Se saatiin 18. tammikuuta noin klo 16 Suomen aikaa, kun luotaimen antenni osoitti suoraan kohti maapalloa.

Sen jälkeen 21. tammikuuta luotaimen radiosignaalin kantoaalto saatiin vähäksi aikaa kuuluviin, mutta viestissä ei ollut tietoa. Kun yhteys luotaimeen olisi normaalisti muodostunut seuraavan kerran 22. tammikuuta, ei siitä enää kuultu mitään.

Ratalaskelmien mukaan Venus Express oli 21. tammikuuta radalla, joka vei sen klo 17:56 Suomen aikaa vain 119,4 kilometrin korkeudelle planeetan pinnasta. Viimeistään silloin, tai kierrosta aikaisemmin tai myöhemmin, kaasukehän kitka hidasti sitä todennäköisesti niin paljon, että se syöksyi alas.

“Tiedämme vain sen, että emme saa luotaimeen enää yhteyttä”, sanoo Venus Express -lennon johtaja Patrick Martin pragmaattisesti. “Se voi olla edelleen kiertämässä Venusta, mutta emme kuule siitä mitään. Jatkamme sen kuuntelua kuitenkin vielä noin viikon ajan kaikelta varalta.”

Venuksen pikalinja

Venus Expressin virallinen tarina alkoi vuonna 2002, kun Euroopan avaruusjärjestö päätti sen tekemisestä. Se nimitettiin Venus Expressiksi, koska luotain oli käytännössä kuin kaksoiskappale Mars Express -luotaimesta. 

Vaikka kumpikin Express käytti samaa perusrunkoa, niiden elektroniikka sekä työntövoimalaitteet olivat samanlaisia ja ne muistuttivat toisiaan hyvin paljon, ei Venus ole Mars, ja siksi suunnitelmiin piti tehdä pieniä muutoksia.

Aurinko kuumentaa luotainta Venuksen luona neljä kertaa enemmän kuin Marsissa, siellä ionipommitus on suurempi ja Venuksen painovoimakenttä on Marsin gravitaatiota suurempi. Siis luotaimeen piti saada marsilaiseen veljeensä verrattuna lisää lämpösuojausta, kestävämmät aurinkopaneelit ja enemmän polttoainetta mukaan. Ja tietoliikenteessä pitää lyhyempi välimatka (suurimmillaan vain 1,7 AU verrattuna Marsin kaukaisimpaan etäisyyteen 2,7 AU) sekä Venuksen sijainti aina lähempänä Aurinkoa taivaalla ottaa huomioon.

Kooltaan Venus Express oli noin 1,5 metriä kanttiinsa oleva kuutio, jonka aurinkopaneelien kärkiväli oli kahdeksan metriä. Laukaisun aikaan sen massa oli 1240 kg, mistä 570 kiloa oli polttoainetta ja ruhtinaallisesti 93 kiloa tutkimuslaitteita. Luotaimen tekemiseen osallistui 25 yhtiötä 14 Euroopan maasta; päävastuun laitteesta kantoi Astrium-yhtiön ranskalainen osa. Mukana oli myös suomalaista tekniikkaa, sillä samaan tapaan kuin Mars Expressissä, olivat Venuksen pikalinjan virranjakolaitteet Patrian valmistamia.

Venus-luotaimen mittalaitepakettiin koottiin seitsemän instrumenttia, jotka joko olivat Mars Expressin tai komeettaa parhaillaan tutkivan Rosettan varalaitteita, tai ne tehtiin Venuksen olosuhteet huomioiden samojen suunnitelmien perusteella.

Venuksessa kiinnostavimpia asioita ovat ilmakehä, planeetan plasmaympäristö sekä Venuksen tarkka kuvaaminen, joten mukana on kolme erilaista spektrometriä, ultravioletista infrapunaan näkevä kameralaitteisto, plasmamittari ja magnetometri. Lisäksi luotaimen ja Maan välistä radiolinkkiä voitiin käyttää hyväksi kaasukehän tutkimisessa, sillä signaalissa tapahtuvat pienet muutokset kertovat kaasukehän tiheydestä, lämpötilasta ja paineesta sekä pinnan muodoista ja sähköisistä ominaisuuksista.

Venus Express laukaistiin avaruuteen Baikonurin kosmodromista Sojuz-kantoraketilla 9. marraskuuta 2005 ja se saapui perille pilviplaneettaa kiertämään 162 vuorokautta kestäneen matkan jälkeen 11. huhtikuuta seuraavan vuoden puolella. Luotain asettui kiertämään uutta kotiplaneettaansa jännittävän 53 minuuttia kestäneen päämoottorin polton avulla.

Pari viikkoa kestäneiden ratamanöveerien sarjan jälkeen Venus Express alkoi tutkia uutta kotiplaneettaansa radalla, joka kiersi Venuksen  kerran 24 tunnissa. Sen kaukaisin piste ylettyi 60 000 kilometrin korkeuteen ja läheisin piste liippasi 250 kilometrin päästä planeetasta.  

Tarkoituksena oli alun perin tehdä havaintoja ainakin kahden Venuksen vuoden ajan, siis noin neljän Venuksen päivän ajan, eli jotakuinkin 500 Maan vuorokauden ajan. Vaikka monet uskoivat luotaimen jatkavan toimintaansa vielä tuon ajan jälkeenkin, harva tuskin tuli ajatelleeksi, että se päättäisi toimintansa vasta vuonna 2014 – siis  kuusi vuotta pitempään kuin oli suunnitelmissa.

Lisätietoja Venus Express -luotaimesta ja sen keräämästä suuresta tietomäärästä on ESAn sivuilla.

Aktiivinen, yllättävä Venus

Venus Express laukaistiin matkaan marraskuussa 2005 ja se on kiertänyt planeettaansa 11. huhtikuuta 2006 alkaen. Se on tutkinut Venusta seitsemän instrumentin avulla, mitaten ja kuvaten sen ionosfääriä, kaasukehää ja pintaa.

"Olemme huomanneet kuinka Venus on muuttunut todella paljon historiansa aikana ja miten monikasvoinen se on", kertoo Svedhem.

“Vaikka Maa ja Venus kehittyivät samaan tahtiin, niistä tuli täysin erilaisia planeettoja. Niillä on kuitenkin paljon samanlaisuuksia."

Venuksen pintalämpötila on yli 450°C ja sen kaasukehä on paitsi kuuma, niin myös tiheä sekä ihmisen kannalta tappava. Siellä saattaa sataa rikkihappoa ja paine on noin 92 kertaa maapallon ilmanpaine pinnalla.

Venus Express on pystynyt mittaamaan aiempaa tarkemmin planeetan kivistä pintaa ja havainnut, että Venuksella on saattanut ainakin olla aikanaan laattatektoninen systeemi Maan tapaan. Lisäksi pinnalla on todennäköisesti ollut myös meriä sekä vettä.

Maan tapaan Venuksen kaasukehän yläosista tihkuu kaasua avaruuteen. Koska mittausten mukaan virtauksessa on kaksi kertaa enemmän vetyatomeja kuin happea, nähtävästi kahdesta vetyatomista ja yhdestä hapesta koostuvat vesimolekyylit rikkoutuvat kaasukehässä mahdollisesti Auringon säteilyn vuoksi.

Nykyisin maapallolla on noin 100 000 kertaa enemmän vettä kuin Venuksessa, mutta aikanaan sitä on ollut todennäköisesti jotakuinkin saman verran kummallakin planeetalla. Venus ja Maahan ovat lähes saman kokoisia ja muodostuivat samoihin aikoihin.

Venus Express on havainnut tarkasti myös planeetan omalaatuisia pilvikerroksia ja niiden ilmiöitä. Rikkihappopilvien yläosat ylettyvät jopa 70 kilometrin korkeudelle pinnasta ja niissä on jättimäisiä pyörteitä ja salamointia.

Venuksen kaasukehä pyörii myös erittäin nopeasti planeetan ympärillä: vain neljässä Maan vuorokaudessa, mikä tietää huimaa tuulen nopeutta. Nopeus on ollut mittausten mukaan myös nousussa, sillä viimeisen kuuden vuoden aikana tuulen keskinopeus on noussut 300 kilometristä tunnissa noin 400 kilometriin tunnissa.

Toisaalta Venuksen pyörimisnopeus on hidastunut 20 vuoden aikana 6,5 minuuttia. Ennen Venus Expressiä tämän mittasi NASAn Magellan-luotain 1990-luvulla.

Magellan kartoitti tutkallaan Venuksen pintaa, ja vaikka Venus Expressissä ei ollut tutkalaitteistoa, on sekin pystynyt saamaan  väläyksiä pinnasta paksun pilvikerroksen läpi. Sen tietojen mukaan jotkut aiemmin havaituista tulivuorista saattavat olla edelleen aktiivisia, ja joka tapauksessa osa laavavirroista on vain 2,5 miljoonaa vuotta vanhoja – mikä geologisesti on varsin lyhyt aika.