ExoMars

Schiaparelli-luotain laskeutuu mielenkiintoiselle alueelle Marsissa – jää lähes huomiotta

Ke, 10/19/2016 - 11:24 By Jarmo Korteniemi
Kuva: MER / Cornell / JPL / NASA

Eurooppalainen Schiaparelli-luotain tömähtää viimein tänään iltapäivällä Marsin pinnalle. Vaikka laite päätyy kiinnostavalle alueelle, se ei juuri seutua havainnoi.

Jos kaikki menee hyvin, Euroopan Schiaparelli-laskeutuja toimii Marsin pinnalla muutaman vuorokauden ajan. Planeetan pintaan se ei sinä aikana katsahdakaan, vaikka syytä ehkä olisi.

Laitteen loppusijoituspaikka tulee olemaan jossain Meridiani Planumilla. Tässä vaiheessa voidaan sanoa vain, että se pysähtyy 100 x 20 -kilometrisen ellipsin sisälle. Tällaisella alueella on pinta-alaa suurehkon suomalaisen kunnan verran, noin 1500 neliökilometriä. Tarkempi paikka tiedetään vasta laskeutumisen jälkeen.

Laskeutumisseudusta ja sitä ympäröivästä alueesta tiedetään jo, että niillä on pitkä ja vetinen menneisyys. Tämä tekee Meridiani Planumista erityisen kiinnostavan etenkin ExoMars-ohjelman puitteissa. Seudulla on voinut joskus olla paljon nykyistä paremmat edellytykset elämälle.

Planeetan muinaisuudessa aluetta piinasivat toistuvat ylängöiltä alkunsa saaneet tulvat. Ne jättivät jälkeensä kosteammista ajoista kertovia kerroksia ja monenlaisia vedestä vihjaavia mineraaleja. Lähimmät jokiuomat löytyvät noin sadan kilometrin päästä. Itse laskeutumisalue on vettä kerännyttä tasankoa.

Laskeutuessaan Schiaparelli tulee näpsimään suoraan alaspäin 15 kuvaa. Niistä ensimmäinen kattanee noin 5x5 kilometrin alueen, viimeinen taas noin 2x2 km alueen. Samaa taktiikkaa käytettiin Titan-kuun pinnalle laskeutuneen Huygens-luotaimen kanssa. Tällä tavalla erotetaan paremmin se paikka, mihin laite lopulta tömähtää, sekä sen laajempi konteksti.

Schiaparellin laskeutumisseudusta näpsimien kuvien ei kannata odottaa olevan mitenkään henkeäsalpaavia. Veden tuomia sedimenttejä peittää nykyisin tuulen tuoma aines, ja alue onkin varsin tasaista ja piirteetöntä. Siellä täällä voi vilahdella pieniä kraattereita ja satunnaisia dyynejä.

Pinnalla toimivaa kameraa laitteessa ei ole. Sen ei ole tarkoitus havainnoida ympäristöään visuaalisesti.

Kuva: NASA / Themis IR / Jarmo Korteniemi
Kuva: ESA / NASA / MOLA

Mitä Schiaparelli sitten tekee?

Schiaparellin tärkein tehtävä on todistaa, että Euroopassakin osataan suunnitella laskeutuminen Marsiin. Laitteella testataan tekniikkaa, jonka avulla turvataan paljon isomman ja pitkäikäisemmän laskeutujan, ExoMars 2020 -kulkijan, pääsy planeetalle.

Edellinen ja toistaiseksi ainoa ESAn laskeutumisyritys Marsiin oli huono-onninen Beagle 2, joka kulki Mars Expressin mukana. Sen laskeutuminen onnistui täydellisesti, mutta yhteyttä laitteeseen ei silti saatu. Myöhemmin otetuista kuvista pääteltiin, että syynä oli epäkuntoon mennyt aurinkopaneelien aukaisusysteemi. Terälehtimäisesti avautuvat kennot jäivät varjostamaan radioantennia ja estivät radioyhteyden saannin. Schiaparellilla ei vastaavia liikkuvia osia ole, joten ennuste on ainakin alustavasti paljon Beagle 2:a parempi.

Vaikka laskeutuja onkin pääasiallisesti testialusta, siinä on myös pieni laitepaketti pinnan olosuhteiden mittaamiseen. Schiaparelli keskittyy kuitenkin vain kaasukehän ominaisuuksien selvittämiseen. Laite raportoi Maahan satelliitin kautta seudulla vallitsevasta tuuliolosuhteista, kosteudesta*, paineesta*, lämpötilasta, sekä kaasun seassa leijuvasta pölystä. Marsin pinnalla vallitsevia sähkökenttiäkin pyritään selvittämään, ensimmäistä kertaa historiassa. (* Laskeutujan kosteus- ja paineanturit ovat suomalaista tekoa.)

 

Schiaparellin laskeutumisalueella on kuitenkin eräs erikoinen kohde – eikä se ole peräisin Marsista. Tästä lisää ⇒ toisessa jutussamme.

Kirjoittaja on koulutukseltaan kuva-analyysiin erikoistunut planeettageologi.

Otsikkokuvana kraatterin reunaa Meridiani Planumilla (MER / Cornell / JPL / NASA).
Karttakuva: NASA / MOLA / Jarmo Korteniemi

Luotaimella pienenpieni mahdollisuus tehdä outoa historiaa Marsissa

Ke, 10/19/2016 - 11:21 By Jarmo Korteniemi
Kuva: MER / Cornell / JPL / NASA

Schiaparelli-luotain saattaa kohta tehdä historiaa Marsissa. Siihen se kuitenkin tarvitsee erittäin paljon oikein hyvää - tai huonoa - tuuria.

Schiaparelli on pian toivottavasti ensimmäinen eurooppalainen toimiva laskeutuja Marsissa. Sen lisäksi laite voi aikaansaada muutakin historiallista. Se kuitenkin riippuu laitteen mukana olevan tuurin määrästä:

Hyvällä tuurilla laskeutuminen (tai siis laitteen viipotus kaasukehässä) saadaan kuvattua. Aiemmin tässä on toki onnistuttu Marsin kiertoradalta, mutta nyt voitaisiin tehdä ensimmäinen havainto pinnalta!

Huimalla tuurilla Schiaparelli saattaa itse onnistua kuvaamaan ihmisen (aiheuttamia) jälkiä punaisen planeetan pinnalla. Laskeutumisen aikana toteutettuna tämäkin havainto olisi ensimmäinen laatuaan.

Aivan käsittämättömän mahtavalla (tai karmealla) mäihällä laite saattaa vielä lopuksi kolahtaa yli 12 vuotta marsilaistomussa lojuneeseen romuun. Tämä olisi varsinainen ... saavutus.

Lähinaapuri rapakon takaa

Nämä mahdollisuudet "saavutuksiin" juontavat juurensa tammikuuhun 2004. Tuolloin Meridiani Planumille laskeutui NASAn Opportunity-kulkija. Nyt sen jälkiä sekä laskeutumisjärjestelmän osasia löytyy aivan Schiaparellin laskeutumisellipsin itäpäästä.

Alueelta löytyy Opportunityn lämpökilpi ja laskuvarjo, sekä pieneen Eagle-kraatteriin päätynyt mönkijän kuljetusalusta ilmatyynyineen.

Todennäköisyys osien tai jälkien havaitsemiselle on kuitenkin erittäin pieni. Taivaalta otetut kuvat kattavat vain 1-2 prosenttia ellipsin alasta. Schiaparellin ilmalennon on mentävä varsin pitkäksi, jotta tämä onnistuu.

Tarkalleen Opportunityn jättämiin romuihin osuminen taas lähentelisi jo ihmettä. Tomuisessa tuulessa vuosia lepattanut laskuvarjo on osista suurin, mutta siltikin vain kymmenisen metriä leveä. Neula heinäsuovassa ei olisi mitään tuollaiseen verrattuna.

Itse Opportunity-mönkijä on ehtinyt vuosien varrella huristella jo 20 kilometrin päähän eteläkaakkoon. Schiaparelli ei siis voi vahingossakaan laskeutua aivan sen lähelle. Opportunityn kamerat kuitenkin käännetään kuvaamaan laskeutumista. Jos hyvin käy, kuvissa saattaa näkyä jotain – vaikkapa Schiaparellin laskuvarjo tai vain taivaalle piirtyvä viiru. Tämä on mahdollisuuksista todennäköisin.

Ylin: Schiaparellin laskeutumisellipsi (punaiset - kumpikin ESAlta, mutta eri lähteistä) peittää
Opportunity-kulkijan laskeutumisalueen (tähti) sekä pitkän pätkän sen jättämiä jälkiä (sin. viiva).
Alin: Schiaparelli tulee olemaan varsin lähellä kolmea muutakin luotainta sekä Marsin suuria
kanjoneita. Niiden luo on kuitenkin matkaa muutama tuhat kilometriä.

Historiallista mutta turhaa

Vain kerran aiemmin on avaruusalus onnistunut laskeutumaan toisen lähelle. Silloin kyse kuitenkin oli suunnitelmasta: Miehitetty Apollo 12 -lento ohjattiin tarkoituksella runsaan sadan metrin päähän Surveyor 3 -laskeutujasta. Astronautit noutivat siitä osia, joista selvitettiin kuinka Kuun pinnan olosuhteille altistuminen vaikuttaa laitteisiin.

Schiaparellia taas ei ole voitu merkittävästi ohjata pitkiin aikoihin. Sen laskeutumispaikka on ollut aina Maasta laukaisusta lähtien yhtä selvillä kuin nytkin. (Lisäys klo 12.30: Ratakorjauksilla sen liikkeitä on hienosäädetty, mutta ellipsiä ei niillä tarkemmaksi saada.) Tarkka paikka määräytyy vasta kun mitään ei ole tehtävissä: Kaasukehän tiheyseroista ja tuulesta eri korkeuksilla, luotaimen tarkasta tulokulmasta, sekä monista muista yksityiskohdsta, joita ei etukäteen voi tarkasti ennustaa.

Vaikka Schiaparelli tömähtäisi nyt lähelle Opportunityn seutuja, ei siitä olisi kenellekään mitään hyötyä. Laite nimittäin ottaa kuvia ainoastaan laskeutumisen aikana. Pinnalle päästyään se ei enää näe ympäristöään, sillä kameraa ei voida suunnata sivulle. Mitään kohdetta ei voida katsella tai tutkia, oli se sitten miten mielenkiintoinen tai kuinka lähellä tahansa.

Eikä Opportunityäkään varmasti ohjasteta moikkaamaan uutta naapuria. Viivasuoraan ja maksiminopeudella (n. 5 cm/s) yötä päivää ajaen Opportunity saattaisi ehkä ehtiä Schiaparellin luo viidessä päivässä, eli juuri ennen kuin tämän paristot tyhjenevät. Matkaan ei kuitenkaan ole mitään syytä, ja niinpä mönkijä voi jatkaa mielenkiintoisia tieteellisiä tutkimuksiaan rauhassa.

 

Mitä Schiaparelli sitten Marsissa tekee, ja millaiselle alueelle se päätyy? Lue lisää ⇒ toisesta artikkelista!

Alla: Kaikki ihmiskunnan Marsin pinnalle lähettämät laitteet kartalla. Schiaparelli on merkitty mustalla rastilla.

Otsikkokuva: Opportunity-kulkijan lämpökilpi Marsin pinnalla (MER / Cornell / JPL / NASA). Muut kuvat: Jarmo Korteniemi

Video: Näin eurolaskeutuja Schiaparelli saapuu Marsiin

Eurooppalaisen ExoMarsin Mars-laskeutuja Schiaparelli syöksyy 21 000 kilometrin tuntinopeudella Marsin kaasukehään tänään klo 17.42 Suomen aikaa.

Laskeutuminen alkaa 121 kilometrin korkeudesta, kun kaasukehän yläosa alkaa vaikuttaa laskeutujan lämpökilpeen ja päättyy vajaat kuusi minuuttia myöhemmin, kun laskeutuja kopsahtaa noin kävelyvauhdilla Meridiani-tasangon pintaan.


Juttu jatkuu mainoksen jälkeen



Yllä oleva video on tietokoneella tehty visualisointi laskeutumisesta ja sen vaiheista reaaliajassa. Tarkka tapahtumien kulku riippuu mm. paikallisista sääoloista ja mahdollisista muista kaasukehän ilmiöistä, mutta poikkeamat eivät tule olemaan kovinkaan suuria.

Videolla olevat ajat kertovat milloin mitäkin tulee tapahtumaan Marsissa. Tieto tapahtumista saadaan Maahan vajaat kymmenen minuuttia myöhemmin.

Ratakorjaus onnistui, ExoMars on turvassa

Ma, 10/17/2016 - 07:00 By Jari Mäkinen

Kaikki on nyt kunnossa ensi keskiviikon Marsiin saapumista ja laskeutumista varten: Schiaparelli-laskeutuja irtosi onnistuneesti eilen ja emoaluksen tärkeä ratamuutos nyt aamuyöstä onnistui sekin erinomaisesti.

Euroopan avaruusjärjestön ensimmäinen ExoMars-lento koostuu kahdesta osasta: Marsia kiertämään jäävästä Trace Gas Orbiter -luotaimesta, lyhyesti TGO:sta, ja Marsin pinnalle laskeutuvasta Schiaparelli-laskeutujasta. 

Nyt sunnuntaina TGO:n mukana planeettainvälisen avaruuden halki taivaltanut Schiaparelli irrotettiin ja se suuntaa radallaan suoraan kohti Marsia. Jotta TGO olisi voinut suunnata Schiaparelli tarkasti kohti laskeutumispaikkaa Meridiani-tasangolla Marsin pinnalla, oli kaksikko törmäyksurssilla planeetan kanssa. Jotta TGO olisi voinut asettua kiertämään Marsia, piti sen muuttaa rataansa – ja niin se teki nyt aamuyöstä.

Luotain sytytti rakettimoottorinsa minuutin ja 46 sekuntia kestäneeseen ratamuutospolttoon, joka päättyi kello 5.42 Suomen aikaa. TGO-luotain otti polton jälkeen jälleen yhteyden lennonjohtoon, ja ilmoitti kaiken sujuneen hyvin.

Nyt se on radalla, joka vie sen pari sataa kilometriä Marsin ohitse. Siis juuri oikealla radalla kiertoradalle asettumista varten keskiviikkona iltapäivällä.

Eilisillan kuluessa lennonjohto oli yhteydessä TGO-luotaimeen onnistuneen Schiaparellin irrotuksen jälkeen. Aivan kaikki ei kuitenkaan mennyt suunnitelman mukaan.

Siinä missä ensimmäinen tieto irtoamisen onnistumisesta saatiin TGO:n lähettämän kantoaallon Doppler-siirtymän seurannan avulla, ei luotain siirtynytkään lähettämään telemetriatietoja silloin, kun sen olisi pitänyt. Luotain lähetti koko manöveerin ajan siis "tyhjää" radiosignaalia, johon ei oltu koodattu mukaan mitään tietoja. Sen tehtävänä oli lähinnä kertoa, että luotain on toiminnassa, ja toimia Doppler-analyysin pohjana.

Suunnitelman mukaan TGO:n olisi pitänyt alkaa lähettää tietoja tilastaan – ja muun muassa laskeutujan irtoamisesta – heti toimenpiteen jälkeen, mutta näin ei käynyt. Pienen viiveen jälkeen telemetriatiedot ilmestyivät mukaan, eikä sen jälkeen TGO:n toiminnassa havaittu omituisuuksia. Tällaiset pienet asiat kuitenkin aiheuttavat harmaita hiuksia lennonjohdossa, joten asiaa tutkitaan nyt tarkemmin.

Schiaparelli asettui puolestaan irtoamisen jälkeen horrokseen, jotta se voi säästää virtaa laskeutumiseen ja toimintaan Marsin pinnalla. 

Kun ero on hyvä asia: Mars-laskeutuja Schiaparelli lähti omille teilleen

Su, 10/16/2016 - 18:23 By Jari Mäkinen

ExoMars-lento etenee kohti keskiviikkoista laskeutumista onnellisten tähtien alla, sillä Schiaparelli-laskeutuja irtosi TGO-luotaimesta heti sitten juuri suunnitellulla tavalla.

TGO-luotain ja Schiaparelli – joista tämä vuoden 2016 ExoMars-lento koostuvat – ovat olleet yhdessä viime vuoden huhtikuusta alkaen, jolloin ne liitettiin toisiinsa Cannesissa sijaitsevassa puhdastilassa.

Nyt, Cannesista yhdessä laukaisupaikalle Baikonuriin tehdyn lentomatkan ja sieltä helmikuussa tapahtuneen laukaisun sekä planeettainvälisen taivalluksen jälkeen kaksikko siis sanoi hyvästit toisilleen klo 17.42 Suomen aikaa. Alustavien lupaavien merkkien jälkeen lopullinen varmuus irrotuksen onnistumisesta saatiin noin klo 18.

Euroopan avaruusoperaatiokeskuksen lennonjohtajat iloitsivat tapahtumaa tyypillisen ilmeettömään ja tasavarmaan tyyliinsä taputtamalla vähän aikaa ja siirtymällä saman tien takaisin varmistamaan luotaimesta saatavaa signaalia.

Signaaleita irtaantumisesta saatiin itse asiassa useita, sillä tapahtumaa seurattiin suurilla radioteleskoopeilla ympäri maailman. Ne pystyivät luotaimen radiosignaalin pienenpientä Doppler-siirtymää tarkasti tutkimalla varmistamaan sen, että luotain oli liki 600 kilogrammaa kevyempi ja vaappui hieman irtaantumisen jälkeen. 

Jos laskeutuja olisi jäänyt jostain syystä kiinni luotaimeen, ei se olisi voinut asettua kiertämään Marsia, koska se olisi ollut ylipainoinen. Mikäli irrotus ei olisi onnistunut, olisi lennonjohto voinut tosin yrittää vielä uudelleen ja esimerkiksi voinut heiluttaa luotainta, jotta laskeutuja olisi voinut irtaantua – lukuisille varasuunnitelmille ei onneksi ollut nyt tarvetta.

Lennon seuraava merkkitapaus on ensi aamuyönä, kun kiertoradalle suuntaava luotan muuttaa rataansa nykyiseltä törmäyskurssilta. Se tekee hieman alle kaksiminuuttisen polton rakettimoottorillaan klo 5.42 huomenna aamulla.

Sen jälkeen odotetaankin keskiviikon iltapäivää, jolloin Schiaparelli laskeutuu Marsiin ja TGO asettuu planeetan kiertoradalle. 

Seuraava suuri tutkimusmatka Marsiin on näin oikeasti alkamassa!

Toiminta alkaa tänään: ExoMars aloittaa saapumisen punaiselle planeetalle

Su, 10/16/2016 - 13:37 By Jari Mäkinen
Schiaparelli irtoaa

Laskeutuminen Marsiin tapahtuu vasta ensi keskiviikkona, mutta varsinainen toiminta alkaa jo tänään, kun 577-kiloinen Schiaparelli-laskeutuja irrotetaan ExoMars-luotaimesta. Kolmen päivän ajan alukset lentävät erillään, ja siinä missä laskeutuja suuntaa suoraan Marsin pinnalle, tekee ExoMars ratamuutoksen ja asettuu kiertämään punaista planeettaa.

Tänään klo 17.42 Suomen aikaa Schiaparelli irrotetaan TGO-luotaimesta (Trace Gas Orbiter, kuten ExoMarsin tätä itse luotainta kutsutaan). Pienet räjähdyspanokset vapauttavat laskeutujan ja jouset työntävät sen etääntymään luotaimesta noin 30 senttimetrin sekuntinopeudella. 

Paitsi että luotain lähettää irtaantumisesta telemetriatietoja, tarkkailevat Nasan 70 metriä halkaisijaltaan olevat Deep Space Networkin antennit Canberrassa ja Madridissa luotaimen signaalia ja saavat selville sen doppler-siirtymästä miten irtaantuminen tapahtui.

Tämän jälkeen alukset lentävät itsekseen, koko ajan hieman toisistaan erkaantuen, kunnes tarkalleen kolmen vuorokauden ja kuuden minuutin päästä irtaantumisesta Schiaparelli iskeytyy Marsin kaasukehään ja laskeutuu planeetan pinnalle. 

Laskeutuminen kestää vain vajaat kuusi minuuttia

Laskeutuminen alkaa siis noin keskiviikkona klo 17.42 Suomen aikaa, ja signaalilta kestää kulkea 9 minuuttia ja 34 sekuntia Marsista Maahan – vahvistukset tapahtumille saadaan tuolloin siis tuon verran myöhemmin.  

Laskeutuja alkaa tuntea kaasukehän vaikutuksen 121 kilometrin korkeudessa, jolloin sen nopeus on vielä 21000 km/h. Sen jälkeen tapahtumat etenevät hyvin nopeasti: lämpökilpi suojaa alusta kaasukehän kitkakuumennukselta ja kitka hidastaa voimakkaasti vauhtia. Noin 11 kilometrin korkeudessa pinnasta nopeus on vielä 1700 km/h. Silloin yliäänen nopeudella toimiva laskuvarjo avataan. 40 sekunnin päästä tästä lämpökilpi irtoaa, ja laskeutujan tutka pystyy näkemään alas Marsin pintaan; se mittaa tästä eteenpäin korkeutta ja nopeutta.

Nyt nopeus on 320 km/h ja korkeutta on seitsemän kilometriä.

Vain minuuttia myöhemmin, 1,2 kilometrin korkeudessa, kun nopeutta alaspäin on vielä noin 250 km/h, laskeutuja irtaantuu sitä suojanneen kuoren yläosasta (alaosa oli suojakilpi, joka irrotettiin jo aiemmin). Samalla kuoreen kiinnitetty laskuvarjo irtaantuu, joten nyt Schiaparelli on vapaassa pudotuksessa. Tätä kestää vain sekunnin ajan, sillä sen jälkeen laskeutuja käynnistää yhdeksän pientä rakettimoottoriansa, joiden hidastamana se laskeutuu alaspäin. 

Noin kahden metrin korkeudessa rakettimoottorit jarruttavat nopeuden nollaan, eli Schiaparelli leijuu paikallaan hetken, kunnes moottorit sammutetaan, ja laskeutuja kopsahtaa pintaan. Sen alaosa on tehty iskua vaimentavaksi, mutta nopeuskaan ei ole enää varsin suuri: vain pari metriä sekunnissa, eli tyypillinen kävelyvauhti.

Aikaa kaasukehään saapumisesta Meridani-tasangon pinnalle iskeytymiseen kuluu vain hieman alle kuusi minuuttia. Laskeutuminen tapahtuu – jos kaikki käy hyvin – klo 17.47 Suomen aikaa.

Koko laskeutumisen ajan Schiaparelli lähettää viestejä tapahtumien kulusta ja paitsi että ne kuullaan Maassa, niin myös Marsia kiertävä Mars Express ja kiertoradalle samaan aikaan asettuva TGO tallentavat kaiken liikenteen.

Pinnalla Schiaparelli tulee toimimaan vain muutaman päivän ajan akuissaan olevan sähkön voimin. Kyseessä on pääasiassa laskeutumisdemonstraattori, mutta lisäksi se tekee pinnalla mittauksia mm. suomalaistekoisin mittalaittein. 

Kuvassa laskeutumisen aikaan enää n. 300 kg massaltaan oleva Schiaparelli hidastaa vauhtiaan yhdeksän pienen rakettimoottorin avulla.

Kun Schiaparelli laskeutuu, asettuu TGO samalla kiertoradalle

Tänään tapahtuvan laskeutujan irrottamisen aikaan TGO lentää törmäyskurssilla kohti Marsia. Ellei sen rataa muutettaisi, se seuraisi Schiaparellia ja tuhoutuisi.

Niinpä rataa muutetaan heti kun Schiaparelli on turvallisen matkan päässä. Tämä on ensi yönä klo 5.42 Suomen aikaa. Silloin luotaimen päämoottoria käytetään hieman alle kahden minuutin ajan, ja sen jälkeen luotaimen pitäisi olla juuri oikealla kurssilla kohti paikkaa, missä se käynnistää moottorinsa uudelleen keskiviikkona varsinaiseen Marsin kiertoradalle sen jättävään polttoon. 

Varsinainen radalleasettumismanöveeri alkaa klo 16.04 Suomen aikaa keskiviikkona ja tapahtuu samaan aikaan Schiaparellin laskeutumisen aikaan. Moottorin tulee käydä 139 minuuttia, eli yli kahden tunnin ajan; jos poltto on liian lyhyt, sinkoutuu TGO takaisin planeettainväliseen avaruuteen, kun taas liian pitkä poltto hidastaa menoa liikaa ja saa luotaimen murskaantumaan Marsin pintaan.

Jos kaikki menee hyvin, sammuu moottori klo 18.31 ja heti sen jälkeen luotain kääntää suuren antenninsa kohti Maata. Radalle asettumisen aikaan luotain ei ole ollut yhteydessä Maahan, vaan tieto sen onnistumisesta saadaan vasta noin klo 19.32, kun yhteys luotaimeen muodostuu uudelleen.

Tämä tapahtuu siis ensi keskiviikkona, mutta toiminta siis alkaa jo tänään Schiaparellin irtaantumisella. Jos laskeutuja ei jostain syystä irtaannu TGO:sta, ei luotain pysty asettumaan Marsia kiertämään, joten nyt sopii vain toivoa, että kaikki menee hyvin. 

Palaamme luonnollisesti alkavan viikon kuluessa useastikin asiaan – edessä on taas yksi todella jännittävä ja toimintarikas avaruusviikko!

Tagit

Huhu: ExoMars-luotain vältti juuri ja juuri katastrofin

Ti, 03/22/2016 - 20:42 By Jari Mäkinen


14. maaliskuuta matkaan laukaistu, huikeat yli neljä tonnia massaltaan ollut ExoMars-paketti on onnellisesti matkallaan ja kaikki toimii hyvin, mutta sen matkaan lähdöstä tulee huolestuttavia tietoa: luotaimen tuhoutuminen oli kenties varsin lähellä, koska sen matkaan saattanut Proton-raketin ylin vaihe todennäköisesti räjähti hetkeä luotaimen irtaantumisen jälkeen.


Venäjän avaruustoimia seuraava Anatoli Zak kertoo tuoreessa Popular Mechanics -lehdessä julkaistussa artikkelissaan, että kaikki ei sujunut laukaisussa ihan niin hyvin kuin oletettiin ja kerrottiin. 

Laukaisusuunnitelma oli hyvin selvä: sen jälkeen kun Proton-kantoraketti oli saattanut ExoMarsin (siis sen TGO-luotaimen ja sen päällä kiinni olevan Schiaparelli-laskeutujan) avaruuteen, otti ohjakset raketin ylin vaihe, avaruushinaajaksi kutsuttu Breeze-M. Se muutti useampaan kertaan luotaimen kiertorataa, jotta lopulta se saattoi puskea ExoMarsin oikealle radalleen kohti punaista planeettaa.

Sen jälkeen Breeze-M:n tarkoitus oli sytyttää rakettimoottorinsa uudelleen ja ottaa etäisyyttä luotaimeen. Ja sen jälkeen ollessaan turvallisella etäisyydellä käyttää moottoreitaan vielä kerran, jotta lentorata muuttuisi niin paljon, että rakettivaihe ei joutuisi vahingossakaan Marsin läheisyyteen.

Päinvastoin kuin Mars-luotaimet ja -laskeutujat, ei raketin vaiheita ole puhdistettu äärimmäisen tarkasti Maan mikrobeista, vaan niiden mukana teoriassa saattaisi lentää meikäläisiä eliöitä Marsiin. Siksi ne ohjataan yleensä riittävän kaukaiselle radalle.

Nyt näyttää siltä, että Breeze-M ei ole onnistunut ratamuutoksessaan, vaan se seuraa lähellä ExoMarsia jotakuinkin samalla radalla. Eikä tässä kaikki: näyttää siltä, että Breeze-M on räjähtänyt osiin juuri irtaantumisensa jälkeen ja yhden rakettivaiheen sijaan ExoMarsia seuraa useampi osanen.

Tämä ei ole ensimmäinen kerta, kun Breeze on aiheuttanut päänvaivaa. Tuorein tapaus ennen ExoMarsia on viime joulukuun 13. päivänä laukaistu salainen venäläinen sotilassatelliitti, jonka Breeze-M vei väärälle kiertoradalle. Venäläisasiantuntijoiden mukaan syynä olisi ollut korkeapainetankit, jotka tuottavat polttoainetankkeihin kaasunpainetta. Nähtävästi kaasun lisäksi polttoainetta valuu yhä edelleen avaruuteen ja Auringon kuumennuksessa tuloksena saattaa olla koska tahansa räjähdys.

Mikäli ExoMarsia kyytinyt Breeze-M räjähti tosiaan oltuaan 10,5 tuntia avaruudessa, kuten nyt näyttää, niin räjähdys tapahtui hyvin lähellä luotainta. Voi hyvin kuvitella, että räjähdys olisi voinut tapahtua myös hieman aikaisemmin tai siten, että jokin osa olisi sinkoutunut suoraan luotaimeen.

 Nyt kuitenkin kaikeksi onneksi TGO ja Schiaparelli ovat oikealla radallaan sekä toimivat moitteetta. Toivottavasti vain Breeze-M:n lähellä lentävät osat eivät koidu harmiksi myöhemmin...

Otsikkokuvassa on Schiaparelli ja Trace Gas Orbiter asennettuna vaalean, luotaimen "alla" olevan Breeze-M:n päälle. Kuva: ESA / Stephane Corvaja.
Alla olevassa kuvasarjassa näkyy avaruudessa lentävä Breeze-M:n ympärillään siitä irronneita osia. Kuva: OASI Observatory team; D. Lazzaro, S. Silva

Viimeistä kuvatekstiä on päivitetty 25. maaliskuuta:
Kuvan alkuperäisessä kuvatekstissä todettiin, että kyseessä oli TGO, mutta itse asiassa luotain on mennyt hieman edellä ja kuvassa on Breeze-M ja siitä irronneita osia. Tämä on muutettu yllä olevaan tekstiin. Tieto on luonnollisesti suuri helpotus TGO:n ja Schiaparellin kannalta. 

ExoMars soitti jo kotiin: kaikki hyvin, on matkalla kohti Marsia

Ti, 03/15/2016 - 00:45 By Jari Mäkinen

Ensimmäinen kahdesta suunnitellusta ExoMars-lennosta pääsi matkaan maanantaina puoleltapäivin Suomen aikaa ja nyt illalla saatiin viimein odotettu signaali, joka kertoi luotaimen päässeen Maan kiertoradalta onnellisesti kohti Marsia. Vaikka päivällä jo iloittiin, voi vasta nyt sanoa varmasti, että laukaisu onnistui.

Tässä ensimmäisessä ExoMars-kyydissä oli mukana Marsin kaasukehää tutkiva TGO, Trace Gas Orbiter, sekä kokeellinen laskeutuja nimeltä Schiaparelli. Kyseessä on raskain koskaan Marsiin lähetetty lasti ja ensimmäinen kerta, kun Euroopan avaruusjärjestö koettaa laskeutua virallisesti punaisen planeetan pinnalle – vuonna 2003 Marsiin saapunut ja laskeutumisessaan epäonnistunut pieni Beagle 2 oli ESAn Mars Express -luotaimen kyydissä ratsastanut brittien tekemä ja pääosin rahoittama laite. 

Toisella lennolla vuonna 2018 (tai todennäköisemmin 2020) matkaan lähtee Marsin pinnalle laskeutuva kunnianhimoinen kulkija, joka tulee pitämään yhteyttä Maahan mm. TGO:n kautta.

Nyt mukana olevan Schiaparelli-laskeutujan tekemisessä on otettu paljon opiksi Beagle 2:sta ja se pääsee tositoimiin seitsemän kuukauden päästä, lokakuun 19. päivänä, kun nyt se ja TGO pääsevät perille Marsiin.

TGO asettuu puolestaan kiertämään Marsia ja aloittaa siellä kaasukehän tutkimisen. Sen erityinen kiinnostus kohdistuu metaaniin, kaasuun, mitä Marsissa on hyvin, hyvin vähän, mutta joka saattaa kertoa naapuriplaneettamme geologisesta toiminnasta tai mahdollisesta mikrobielämästä.

TGO:n ja Schiaparellin muodostama kaksikko nousi matkaan tänään klo 11:31 Suomen aikaa Baikonurista ja noin kymmenen minuutin kuluttua ne olivat jo avaruudessa.

Siitä eteenpäin raketin ylin vaihe, Breeze-M, otti ohjat ja sompasi kyytiläisensä kahden enenevissä määrin soikean Maan ympärillä olleen kiertoradan kautta planeettainväliselle siirtoradalle, jonka toisessa päässä siintää Mars.

Breeze-M ei olisi kyennyt työntämään rahtiaan suoraan Marsia kohden, vaan se joutui tekemään tällaista tarkasti etukäteen laskettua kiertoratabalettia tehtävässään onnistuakseen. Siihen kului aikaa liki kymmenen tuntia, ja  viimein, klo 22:13 Suomen aikaa saatiin odotettu signaali: Breeze-M oli tehnyt tehtävänsä ja TGO sekä sen päällä oleva Schiaparelli olivat irtaantuneet.

Otsikkokuva on kuvakaappaus animaatiosta, joka näyttää tämän luotainten irtoamisen Breeze-M:stä.

Siinä missä ensimmäinen signaali kertoi koko laukaisumanöveerin ja Marsia kohti lähtemisen sujuneen suunnitellusti, vahvisti toinen, suoraan TGO:n lähettämä ja ESAn Darmstadtissa, Saksassa, olevaan lennonjohtoon klo 23:29 tullut signaali sen, että kumpikin avaruusalus oli hyvässä kunnossa. 

TGO:n aurinkopaleenit olivat avautuneet ja matka Marsiin on nyt alkanut.

Palaamme tähän asiaan viimeistään lokakuussa!

Tagit

Hyvää matkaa Marsiin!

Ma, 03/14/2016 - 14:08 By Markus Hotakainen

Eurooppalainen ExoMars laukaistiin avaruuteen aikataulun mukaisesti aamupäivällä hieman puoli kahdentoista jälkeen Suomen aikaa. Lähtöä seurattiin jännityksellä myös Ilmatieteen laitoksella, jonka mittalaitteita on – jälleen kerran – matkalla kohti punaista planeetta.

Euroopan avaruusjärjestön ESAn nettilähetys oli seikkaperäinen asiantuntijahaastatteluineen ja -selostuksineen, mutta itse laukaisua voi luonnehtia eleettömäksi, jopa koruttomaksi. Ruudulla ei näkynyt edes ”lähtölaskentakelloa” eikä kuvan laatukaan laukaisupaikalta häikäissyt.

 

Ari-Matti Harri esitteli luotainlennon vaiheita… ja Timo Nikkanen Marsia kohti matkaavia mittalaitteita.

Tärkein asia hoitui kuitenkin niin kuin piti: luotain pääsi matkaan. Jännittämistä riittää kuitenkin jatkossakin, sillä tieto luotaimen tilasta ja varmistus sen pääsystä kohti Marsia vievälle radalle saadaan vasta illalla noin kello 22.30 Suomen aikaa.

Ja kaikkein jännimmät hetket ovat edessä lokakuussa, kun luotain saapuu Marsiin. Eikä siinäkään vielä kaikki: ExoMars 2 seuraa perästä. Laukaisuajankohdaksi on kaavailtu jo vuotta 2018, mutta eilen ESAn pääjohtaja Jan Wörner toppuutteli hiukan ja piti todennäköisempänä vuotta 2020, koska ei halua ”herättää turhia toiveita”. 

Tausta- ja lisätietoa luotaimesta ja erityisesti laukaisusta löytyy aamulla julkaistusta Tiedetuubin jutusta.

Tietopaketti ExoMarsin laukaisuun

Ma, 03/14/2016 - 09:02 By Jari Mäkinen
Suomalaislaitteet


Miten ExoMars laukaistaan? Miksi signaalin saamiseen menee lähes 11 tuntia? Ja millaisia ovat mukana matkaavat suomalaislaitteet?


ExoMars on Euroopan avaruusjärjestön kunnianhimoinen hanke, missä Venäjän avaruushallinto on mukana mm. siten, että venäläiset tarjoavat hankkeen kahdelle luotaimelle kyydit avaruuteen.

Ensimmäisenä on vuorossa tänään laukaistava TGO-nimisen luotaimen ja Schiaparelli-laskeutujan paketti, jota kutsutaan mielikuvituksellisesti nimellä ExoMars 2016, ja sitten kahden vuoden päästä lähtee matkaan kunnianhimoinen kulkija, joka viedään rullaamaan ja tekemään tutkimuksiaan Marsin pinnalle. Sitä kutsutaan virallisesti yhtä jännällä nimellä ExoMars 2018.

Alkuperäinen ExoMars oli tämä kulkija, mutta vuosikymmenen kuluessa hanke on muuttunut kovasti – mutta päätavoite on pysynyt samana. Se on elämän merkkien etsiminen Marsista ja siitä tulee myös nimi ExoMars, eli "eksobiologiaa Marsissa".

Tänään laukaistava lasti ei ole sen vähempää kuin massiivisin koskaan Marsiin lähtevä kuorma: kaksikon massa punaisen planeetan luokse saavuttaessa on yhteensä noin 4300 kg.

TGO jää kiertämään Marsia ja tutkii mm. sen kaasukehän hivenkaasuja. Nämä ovat kaasuja, joita on hyvin vähän, mutta joilla on suuri merkitys – eräs kiinnostavimmista on metaani, joka voi olla merkki myös elämästä Marsissa. Toinen vaihtoehto on tulivuoritoiminta. TGO pystynee ellei nyt ratkaisemaan Marsista havaitun metaanin arvoituksen niin ainakin tuomaan siihen lisää tietoja.

Schiaparelli puolestaan testaa toisella lennolla tarvittavia tekniikoita Marsiin laskeutumisessa. Alun perin laskeutujan tehtävä oli vain laskeutua, mutta sen akkujen virta riittää todennäköisesti muutaman päivän ajaksi, joten se tulee toivottavasti ja todennäköisesti tekemään pinnalla havaintoja vähän aikaa.

Laskeutujassa on mukana myös Ilmatieteen laitoksen toimittamia laitteita, jotka mittaavat Marsin kaasukehän painetta ja kosteutta. Laitteet ovat osana Schiaparellin DREAMS-nimistä säähavaintopakettia. 

Otsikkokuvassa ovat kummatkin suomalaislaitteet: vasemmalla painemittari ja oikealla kosteusmittari.

Kummatkin perustuvat Vaisalan anturitekniikkaan, joita Ilmatieteen laitoksella on muokattu ja niihin on liitetty tarvittava elektroniikka. Aiemmin samantyyppisiä laitteita on toimitettu mm. NASAn Curiosity-marskulkijaan (2012-) ja Mars Phoenix -laskeutujaan (2008), sekä Saturnuksen Titan-kuuhun vuonna 2005 laskeutuneeseen ESAn Huygens-luotaimeen. Suomalaiset ovat osallistuneet myös laitteista saatujen tietojen käsittelyyn ja analysointiin.

Signaali luotaimesta saadaan vasta illalla

Kun toivottavasti laukaisu tänään puolelta päivin sujuu hyvin, aloittaa aluskaksikko pitkän matkansa automaattisesti kohti Marsia. Ensimmäinen signaali siitä ja sen toiminnasta saadaan vasta noin 11 tunnin kulutta laukaisusta, siis noin klo 22:30 Suomen aikaa illalla.

Tarkalleen ottaen laukaisu tapahtuu klo 11.31:42 Suomen aikaa, jolloin Proton M -kantoraketti nousee matkaan Baikonurin laukaisualueella 200 olevalta alustalta 39.

Proton on eräs voimakkaimmista kantoraketeista ja ammoinen Neuvostoliitto kehitti sen alun perin 1960-luvulla suunnittelemiaan miehitettyjä kuulentoja varten. Sittemmin sitä on käytetty mitä erilaisimpiin laukaisuihin avaruusaseman osista tietoliikennesatelliitteihin ja planeettaluotaimiin.

Sen luotettavuus ei ole aivan yhtä hyvä kuin monilla muilla kantoraketeilla, esimerkiksi venäläisellä Sojuzilla, sillä hieman yli 400 laukaisusta nelisenkymmentä on epäonnistunut. Viime aikoina raketin nykyinen, M-versio on toiminut varsin ongelmitta, joten enteet ExoMarsin laukaisun onnistumiseen ovat hyvät.

Lentoonlähdön aikaan 58-metrisen kantoraketin massa on yli 700 tonnia. Raketin ensimmäinen vaihe lopettaa toimintansa kahden minuutin jälkeen ja se putoaa Siperiaan.

Ekologisesti tämä ei ole erityisen hyvä asia, koska raketti käyttää ympäristölle (palamattomina ollessaan) haitallisia aineita polttoaineenaan ja hapettimena, ja niitä on hieman jäljellä putoavan rakettivaiheen tankeissa. Siinä missä ennen tämä asia ohitettiin olan kohauttamisella, ollaan nyt epäkohdasta tietoisia, ja siksi Venäjä on kehittämässä Protonille puhtaampaa seuraajaa.

Toinen vaihe toimii kolme ja puoli minuuttia, ja sen jälkeen vuoroon tulee kolmas vaihe, jonka hiivuttua ExoMars on avaruudessa. Vaikka korkeus on jo 153 km, ei luotaimella ole kuitenkaan vielä tarpeeksi vauhtia Maan kiertoradalla pysymiseen. Nopeus on "vain " 7 230 metriä sekunnissa.

Siksi ylin vaihe – nimeltään Breeze M – ottaa ohjat ja kantaa vastuun siitä, että luotain saadaan pidettyä avaruudessa ja työnnettyä juuri oikeaan suuntaan oikealla nopeudella siirtoradalle kohti Marsia. Sitä varten se sytyttää rakettimoottorinsa useampaan kertaan; ensin kuudeksi minuutiksi, joiden aikana luotain saadaan turvalliselle pysäköintiradalle Maan ympärillä, ja sitten radan muuttamiseen hyvin soikeaksi ja lopulta viimeiseen puskemiseen, joka sinkoaa sen planeettainväliseen avaruuteen.

Soikea rata välissä vie luotaimen noin 5 000 kilometrin päähän Maasta, ja ratamuutos sitä varten voidaan tehdä vasta yhden matalan ratakierroksen jälkeen, eli tästä tulee noin kaksi tuntia odottamista. Sen jälkeen tehtävä ratamuutos saa luotaimen vieläkin soikeammalla radalle, joka vie sen jopa 21000 kilometrin päähän. 

Tällä radalla yhteen kierrokseen menee taas kuusi tuntia, joten vasta sen jälkeen Breeze-M voi sytyttää moottorinsa jälleen, joten aika laukaisusta siihen, että TGO ja Schiaparelli ovat kunnolla matkalla kohti Marsia ja pystyvät olemaan yhteydessä lennonjohtoon, on piinaavat 10 tuntia ja 56 minuuttia (jos kaikki sujuu hyvin).

Kunhan luotaimeen ollaan yhteydessä ja lennonjohto tietää, että se toimii hyvin, se laitetaan horrokseen. Siitä se herätetään vasta noin seitsemän kuukauden kuluttua, jolloin saapuminen Marsiin on lähellä. Jos laukaisu tänään on jännittävä, niin Marsiin saapumisen päivä, 19. lokakuuta 2016, on kenties vieläkin jännittävämpi. Silloin TGO asettuu kiertämään planeettaa ja Schiaparelli laskeutuu sen pinnalle.

Otsikkokuva: Ilmatieteen laitos / Markku Mäkelä; luotainkuva lopussa: ESA