Video: Lento läpi Orionin kaasusumun

Video: Lento läpi Orionin kaasusumun

NASA on julkaissut huiman videon, jossa lennetään Orionin suuren kaasusumun lävitse. Virtuaalimatka perustuu Hubble- ja Spitzer-avaruusteleskoopeilla tehtyihin havaintoihin.

Markus Hotakainen
17.01.2018

Video kuvaa siten sumun kolmiulotteista rakennetta näkyvän valon ja infrapunasäteilyn aallonpituuksilla. Orionin kaasusumu näkyy juuri nyt iltaisin etelän suunnalla keskellä Orionin tähdistöä, muinaisten tarujen jättiläismetsästäjän vyöstä roikkuvan miekan keskimmäisenä "tähtenä". Sumulla on etäisyyttä noin 1 350 valovuotta ja ikää ainoastaan kaksi miljoonaa vuotta. Sen keskellä loistavan Trapetsi-tähtijoukon tähdet ovat syttyneet loistamaan vain noin 300 000 vuotta sitten.

Kuva ja video: NASA/ESA/F. Summers, G. Bacon, Z. Levay, J. DePasquale, L. Frattare, M. Robberto and M. Gennaro (STScI)/R. Hurt (Caltech/IPAC)

Tässä se on: suomalaisen "vakoilusatelliitin" ensimmäinen kuva Jari Mäkinen Ke, 17/01/2018 - 19:42
Iceye X1:n ensimmäinen kuva
Iceye X1:n ensimmäinen kuva
Iceyen rata
Jari Mäkinen

Suomalaisen Iceye-yhtiön 12. tammikuuta laukaistu koesatelliitti Iceye X1 on ollut nyt toiminnassa vajaan viikon. Sen käyttöönotto on edennyt niin rivakasti, että toissapäivänä otettu ensimmäinen tutkakuva on nyt julkistettu.

Kuva otettiin 15. tammikuuta klo 23.47 Suomen aikaa ja siinä näkyy palanen Alaskassa olevaa Noatakin kansallispuistoa.

Kuva on mustavalkoinen, koska tutkasatelliitin kuvat ovat itse asiassa takaisin Maan pinnasta heijastuneita mikroaaltoja, joista pystytään koostamaan paljain silmin näkyvä kuva.

Vaikka värejä ei tutkakuvassa siis näe, voidaan tutkakuvia ottaa myös pilvien läpi ja yöllä, koska satelliitti lähettää itse tarvitsemansa tutkasignaalin ja se kulkee pilvienkin läpi.

Tutkakuvaa pystytään käsittelemään monin eri tavoin, jolloin siitä saadaan puristettua irti paljon erilaista informaatiota alla olevasta Maan pinnasa, jäästä tai meristä. Tutka-aallot tunkeutuvat myös hieman pinnan alle, joten ne voivat "nähdä" enemmän kuin näkyvä valo.

Ensimmäinen kuva kokonaisuudessaan (otsikossa on suurennos). Kuvassa pohjoinen on jotakuinkin oikealla.

 

Yksi Iceye X1:n lähettämä tutkakuva on raakadatana kooltaan noin 1,2 GB ja se näyttää noin 80 x 40 km olevan alueen. Kunhan laitteistot on saatu täyteen iskuun, on teoreettisesti kuvien resoluutio on 10 x 10 metriä.

Kuvan ottamiseen menee noin kymmenen sekuntiaa. Se tapahtuu siten, että satelliitti ottaa vastaan ikään kuin yhden pitkän viirun tietoa alhaalta ja kun satelliitti kulkee eteenpäin radallaan hieman yli 7,5 km/s, pyyhkii keila maastoa ja lopputuloksena on yksi kuva.

Iceye käyttää yhteydenpitoon satelliittinsa kanssa Huippuvuorilla olevaa maa-asemaa, jolloin siihen voidaan olla yhteydessä kerran jokaisen kierroken ainaka. Yhteys satelliittiin saadaan siis 90 minuutin välein. Satelliitti käyttää yhteydenpitoon myös paljon esimerkiksi Aalto-1 -satelliittia nopeampaa yhteyttä, joten kuvat saadaan pikaisesti alas käsiteltäväksi; tämä on ymmärrettävää, koska tutkakuvien saaminen nopeasti on satelliitin tärkein tehtävä.

Iceyen rata

Yleensä Icye X1:n kaltaiset satelliitit ovat massaltaan tonneja, mutta suomalaissatelliitti painaa vain noin 70 kg. Se on siksi paljon edullisempi, mutta sen tuottamat kuvat ovat vain vähän huonompia kuin suurempien satelliittien.

Iceye aikoo lähettää yhtensä 18 satelliittia – ainakin näin aluksi – Maata kiertämään ja seuraava laukaisu on vuorossa ensi kesänä. Sekin on vielä virallisesti koesatelliitti, joka testaa yhtiön uutta ja edullista tutkatekniikkaa.

Nyt kuitenkin voi jo nähdä, että Iceye X1 toimii – ja hyvin.

Tästä Iceye X1 näyttää avaruudessa.

 

Paljonko neutronitähti voi painaa?

Havainnollistus neutronitähdestä. Kuva: Goethe University Frankfurt
Havainnollistus neutronitähdestä. Kuva: Goethe University Frankfurt
Markus Hotakainen

​Neutronitähdet, nuo jättiläistähtien vähän yli kymmenkilometriset jäänteet, löydettiin 1960-luvulla, mutta niiden massa laskettiin jo 1930-luvun lopulla. Tai tarkkaan ottaen massalle saatiin laskettua teoreettinen yläraja.

Maksimimassan suuruus tunnetaan Tolmanin–Oppenheimerin–Volkoffin rajana, sillä sen laskivat Robert "Atomipommi" Oppenheimer ja George Volkoff kollegansa Richard Tolmanin kvanttiteoreettisten tarkastelujen pohjalta. 

Oletuksena oli, että neutronitähden aine on niin sanottua Fermi-kaasua, joka koostuu pelkästään neutroneista. Todellisuudessa olosuhteet neutronitähtien sisuksissa tunnettiin kehnosti, joten alkujaan ylärajaksi saatiin vain noin 0,7 kertaa Auringon massa.

Jos neutronitähden massa kasvaa tätä raja-arvoa suuremmaksi – kuten voi tapahtua kaksoistähtijärjestelmässä, jossa toisesta tähdestä virtaa kaasua neutronitähteen – sen sisäinen paine ei enää kykene vastustamaan vetovoimaa, vaan neutronitähti luhistuu mustaksi aukoksi.  

Sittemmin arviota on korotettu puolestatoista peräti kolminkertaiseen Auringon massaan. Isohko vaihteluväli kertoo siitä, että neutronitähtien sisäistä rakennetta ei edelleenkään tunneta kovin hyvin.

Useimpien neutronitähtien massan on todettu olevan noin 1,4 Auringon massaa, mutta raskaampiakin on löydetty. Esimerkiksi pulsarin PSR J0348+0432 massa on 2,01 -kertainen Auringon massaan verrattuna.

Nyt ylärajalle on saatu uusi, entistä paljon tarkempi arvo. Göethe-yliopiston tutkijat Luciano Rezzolla, Elias Most ja Lukas Weih ovat laskeneet uuden ylärajan muutaman prosentin tarkkuudella.

Menetelmä perustuu Cosima Breun samaisessa yliopistossa tekemään tutkimukseen, joka osoitti neutronitähtien tietyt piirteet universaaleiksi riippumatta aineen tilanyhtälön kuvaamista sisäisistä ominaisuuksista.

Kun tutkimuksen tulos yhdistettiin tuoreisiin gravitaatioaaltohavaintoihin kahden neutronitähden yhteentörmäyksestä (kuvassa tietokonemallinnus tapahtumasta), saatiin massan ylärajaksi noin 2,17 Auringon massaa.

Se pätee pyörimättömälle neutronitähdelle, mikä on tilanteena varsin teoreettinen, sillä kaikki tähdet pyörivät. Pyörivälle neutronitähdelle massan yläraja on hieman suurempi, sillä pyörimisliikkeen aiheuttama keskihakuvoima vastustaa osaltaan tähden taipumusta luhistua vetovoiman vaikutuksesta vielä tiheämmäksi kappaleeksi. 

Tulos on tutkijoiden mukaan hyvä esimerkki teorian ja havaintojen saumattomasta yhteispelistä. "Teoreettisen tutkimuksen kauneus on sen kyvyssä tehdä ennusteita. Teoria kaipaa kuitenkin kipeästi havaintoja, jotka asettavat rajat epävarmuustekijöille", toteaa Rezzolla.  

Kun gravitaatioaaltoja onnistuttiin havaitsemaan ensimmäisen kerran LIGO-observatorioiden huippuherkillä interferometreillä, tutkijat hehkuttivat, kuinka maailmankaikkeuteen avautui uusi ikkuna. Neutronitähden massan yläraja on ensimmäisiä uudesta ikkunasta avautuneita konkreettisia näkymiä. 

*

Uutinen perustuu Göethe-yliopiston tiedotteeseen.
Kuva: Goethe University Frankfurt

Ennätys taas uusiksi – galaksi 13,3 miljardin vuoden takaa

Markus Hotakainen

Hubble- ja Spitzer-avaruusteleskoopit ovat tähynneet hyvin kauas ja löytäneet galaksin nimeltä SPT0615-JD. Etualalla olevan galaksin gravitaatio on vääristänyt sen kuvajaisen kaareksi. 

Jokseenkin yhtä kaukaa, yli 13 miljardin valovuoden etäisyydeltä, tunnetaan muitakin kehittymässä olevia galakseja, mutta pienen kokonsa ja suuren etäisyytensä takia ne erottuvat vain himmeinä punaisina valopisteinä.

"Toistaiseksi emme tunne ainuttakaan toista näin kaukaista galaksia, jonka ulottuvuuksista olisi saatu tietoa", toteaa Brett Salmon STScI-tutkimuslaitoksesta (Space Telescope Science Institute). "Tarkastelemalla gravitaatiolinssin vaikutuksia galaksista muodostuvaan kuvaan pystyimme määrittämään sen koon ja muodon."

Albert Einsteinin ennustaman gravitaatiolinssi-ilmiön ansiosta hyvin kaukaisia kohteita pystytään tarkastelemaan yllättävällä tarkkuudella. Kun etäisen kohteen valo kulkee lähempänä olevan galaksin läheltä, vetovoima taivuttaa valonsäteitä ja "zoomaa" kaukoputkessa näkyvän kuvan suuremmaksi ja kirkkaammaksi. 

 

 

Parhaassa tapauksessa käy kuten SPT0615-JD:lle eli muutoin täysin näkymätön kohde erottuu valtaisaan etäisyyteensä nähden hyvinkin yksityiskohtaisesti. Kaukaisella galaksilla arvellaan olevan massaa ainoastaan kolmen miljardin Auringon verran ja läpimittaa noin 2 500 valovuotta.

SPT0615-JD on siis suunnilleen samaa kokoluokkaa kuin Linnunradan seuralaisgalaksi Pieni Magellanin pilvi, jonka läpimitta on noin 7 000 valovuotta ja massa seitsemisen miljardia Auringon massaa. SPT0615-JD lienee tyypillinen oman aikakautensa tähtijärjestelmä, jollaisia syntyi maailmankaikkeuden ensimmäisten tähtien sytyttyä loistamaan. 

Kuva: NASA/ESA/STScI

Mustan aukon pyöriminen säätelee ainesuihkujen syntyä

Markus Hotakainen

Galaksien keskuksissa lymyäviä supermassiivisia mustia aukkoja tunnetaan jo niin paljon, että niiden ominaisuuksia voidaan selvitellä tilastollisesti. Tällä tavoin on nyt saatu tietoa siitä, miten aukkojen pyörimisliike vaikuttaa niiden lähistöltä suurella nopeudella sinkoutuvien aihesuihkujen syntyyn.

Suihkujen lähettämää säteilyä havaitaan erityisesti kvasaareissa, jotka ovat maailmankaikkeuden kirkkaimpiin kuuluvia kohteita. Kvasaarien energia on peräisin miljoonia kertoja Aurinkoa massiivisempien mustien aukkojen kertymäkiekoista, joissa lähiympäristön aine kiertyy kohti kosmista imuria. Vain osa tästä energiasta säteilee radioalueella, sillä ainoastaan noin 10 prosenttia kvasaareista on "kirkkaita" radiosäteilyn aallonpituuksilla.  

Jo aiemmin on tiedetty, että radiosäteilyn voimakkuuteen vaikuttaa se, välttääkö osa kertymäkiekon aineesta karun kohtalon ja päätyy mustan aukon sijasta sen pyörimisakselin suuntaisiin ainesuihkuihin, jotka voivat sinkoutua miljoonien valovuosien etäisyydelle.

Tähän saakka ei kuitenkaan ole tiedetty, miksi joissakin kvasaareissa suihkuja esiintyy, joissakin taas ei.  

Andreas Schulzen johtama ryhmä Japanin kansallisessa tähtitieteen observatoriossa (National Astronomical Observatory of Japan) selvitti, vaikuttaako ainesuihkujen syntyyn supermassiivisen mustan aukon pyöriminen. 

Mustia aukkoja ei – ainakaan toistaiseksi – pystytä havaitsemaan suoraan, joten Schulze tarkasteli kollegoineen aukkoja ympäröivissä kertymäkiekoissa esiintyvän hapen ionin (O III) lähettämän säteilyn voimakkuutta. Se kertoo, kuinka paljon aukkoon syöksyvä aine vapauttaa energiaa. Siitä on puolestaan mahdollista määrittää aukon pyörimisliike ja -nopeus.

Analysoimalla lähes 8 000 Sloan Digital Sky Survey -aineistosta löytyvää kvasaaria Schulzen tutkijaryhmä huomasi, että hapen O III -emissio on radioalueella voimakkaasti säteilevissä kvasaareissa keskimäärin 1,5 kertaa suurempi kuin vaitonaisissa. Vinha pyörimisliike näyttää siis olevan merkittävä tekijä ainesuihkujen synnyn kannalta.

"Tutkimusmenetelmämme nojaa muiden vastaavien tavoin useisiin olettamuksiin. Tuloksemme eivät tietenkään tarkoita, että pyörimisliike olisi ilman muuta ainoa tekijä, joka erottaa radioalueella 'äänekkäät' ja 'hiljaiset' kvasaarit. Ne kuitenkin viittaavat siihen, että pyörimisliikettä ei pidä jättää huomiotta. Se saattaa määrittää näiden kaukaisten ainetta ahmivien hirviöiden melutason", Schulze pohtii.

Tutkimus julkaistiin alun perin Astrophysical Journal -lehdessä (maksullinen).

Kuva: NAOJ

Video: Iceye X1 laukaistiin avaruuteen

Video: Iceye X1 laukaistiin avaruuteen

Jo kolmas suomalaissatelliitti on laukaistu avaruuteen: Intian PSLV-kantoraketti nosti Iceye X1 -satelliitin kiertoradalle tänään aamulla.

 

Jari Mäkinen
12.01.2018

Tämän ensimmäisen suomalaisen kaupallisen satelliitin laukaisu tapahtui Intian avaruusjärjestön Satish Dhawanin  avaruuskeskuksesta klo 5.59 Suomen aikaa aamulla ja Iceye sai yhteyden satelliittiinsa klo 7.20.

Tähän mennessä kaikki on mennyt siis oikein hyvin.

Nyt edessä on satelliitin toimintojen tarkistaminen ja sen ottaminen vähitellen käyttöön. Satelliitin tarkoituksena on pääasiassa testata Iceyen tutkatekniikan toimivuus, mutta jo tämän ensimmäisen satelliitin avulla yhtiö myy tutkakuviaan muutamille asiakkaille ennen kaikkea Yhdysvalloissa.

Yllä oleva video näyttää tämänaamuisen laukaisun tiivistettynä intialaisen musiikin säestyksellä. Iceye X1 vapautuu avaruuteen videon kohdassa 41 sekuntia (vasemmanpuoleinen satelliitti).

PSLV:n palaaminen lentoon elokuisen onnettomuuden jälkeen on hyvä uutinen myös Suomi 100 -satelliitille sekä toiselle suomalaiselle kaupalliselle satelliitille, Reaktor Space Labin Hello Worldille. Ne irtoavat omille teilleen samaan tapaan kuin nanosatelliitit videolla kohdasta 1:07 minuuttia alkaen.

Molemmat ovat lähdössä matkaan seuraavalla intialaisraketin lennolla, joka tapahtuu näillä näkymin maaliskuussa.

Alun perin tämän artikkelin videona oli laukaisu kokonaisuudessaan; kyseinen video on nyt alla. Mukana siinä on intiankielisiä osuuksia ja sen koko selitys on intiaksi, mutta nämä eivät haittaa kuvien katsomista.

Laukaisu tapahtuu videolla noin 27 minuutin kohdalla (tosin tunnelman vuoksi kannattaa katsoa hieman jo aikaisemmin). Iceyen satelliitin irrottaminen raketista tapahtuu kohdassa 45:30.

Satelliitin virallinen nimi on intialaisten videolla (ja muissa tiedoissa) POC-1.

Tutkijat: Marsissa jättimäisiä jääkenttiä

Kuva: NASA/JPL-Caltech/UA/USGS
Kuva: NASA/JPL-Caltech/UA/USGS
Jarmo Korteniemi

Tutkijat ovat viimein päässeet vilkaisemaan erään Marsin laajimman pinnanmuodon sisälle. Kyse on laajoja alueita peittävästä paksusta jääkerroksesta.

Amerikkalainen tutkimusryhmä on saanut kuvia kerroksesta, joka verhoaa noin kolmannesta Marsista. Odotusten mukaisesti kerros on pääosin jäätä. Jää on kaiken kukkuraksi kerrostunutta ja sitä on erittäin paljon.

Löytö julkistettiin Science-tiedelehden tammikuun numerossa.

Marsin keskileveysasteita peittää suurelta osin laaja materiakerros, joka ikäänkuin verhoaa kaiken alleen ja näin pehmentää muita pinnanmuotoja. Kerros ulottuu lähes kaikkialle päiväntasaajan molemmin puolin, leveysasteiden 30 ja 60 välillä. Maapallolla se siis ulottuisi jotakuinkin Kairosta Helsinkiin.

Tähän mennessä kerrosta ei ole päästy tutkimaan aivan suoraan. Sitä nimittäin peittää samanlainen tomu- ja kivikuorrotus kuin lähes kaikkea muutakin Marsissa.

Tutkijat päättivätkin suunnata huomionsa jyrkänteisiin, joissa verhoava kerros kuorrotuksineen päättyy yllättäen. Näissä kohdissa eroosio on syönyt kerrokset poikki ja paljastaa niiden sisällön.

Seinämistä otetuissa tarkoissa kuvissa erottui paksu kirkas patja, joka koostuu kymmenistä ohuemmista sisäkerroksista. Patjan materiaaliksi paljastui suhteellisen puhdas jää. Lämpötilamittaus puolestaan osoitti, ettei kyse ollut mistään ohuesta seinämälle kertyneestä kuurakerroksesta. Nyt katsottiin siis varmasti seinämän sisärakenteeseen.

Vaikka jyrkänteet alulle saattanutta ilmiötä ei tunneta, niiden nykyinen toiminta on kuitenkin yksinkertaista: Kun jää paljastuu ja altistuu kaasukehän alhaiselle paineelle, se alkaa sublimoitua suoraan vesihöyryksi. Samalla seinämä vetäytyy taaksepäin, levenee ja mahdollisesti kasvaa korkeuttakin. Ja paljastaa koko ajan lisää jäätä. Prosessi jatkuu niin kauan kuin jäätä riittää tai olosuhteet muuttuvat riittävästi.

Jyrkänteitä on toistaiseksi löytynyt kahdeksan kappaletta. Ne kaikki sijaitsevat 55–58 leveysasteiden välillä kummallakin pallonpuoliskolla. Maassa tämä vastaisi Latvian ja Etelä-Amerikan kärjen tienoita.

Kuva painanteesta, jonka pohjoisseinämästä otsikkokuva on suurennettu. (NASA/JPL-Caltech/UA/USGS)

Paljastuneen jääpatjan paksuus on paikoitellen ainakin sata metriä. Parhaimmissa paikoissa kerros alkaa heti metrin tai parin syvyydestä pinnan alta.

Tämä on ensimmäinen kerta, kun jääkerrosta päästään tutkimaan suoraan. Kerroksen olemassaolo tosin on tiedetty jo aiemminkin. Se on selvitetty epäsuorasti tutka- ja spektrometritutkimusten avulla. Se, että kerrokset ovat noin paksuja ja paikoin noinkin lähellä pintaa, oli yllätys.

Vanhaa ilmastotietoa astronauttien janojuomaksi?

Jääpatjan kerroksellisuus paljastaa sen historian. Aine on kerrostunut alueelle lumena vähintään kymmeniä tuhansia vuosia sitten, silloin kun Marsin akselin kaltevuus on ollut nykyistä paljon suurempi. Planeetan ilmastonvaihtelut ovat hyvin dramaattisia, sillä kaltevuus vaihtelee useita kymmeniä asteita miljoonien vuosien saatossa. Science-artikkelin kirjoittajien mukaan osa kerroksista vaikuttaa vaihtelevan juuri tuohon syklisyyteen sopivalla tavalla.

Kerrostunut jää siis kertoisi Marsin menneistä ilmasto-olosuhteista, samaan tapaan kuin jäätikköjää maapallolla. Jo kerrosten tarkka paksuusvaihtelu kertoisi paljon, mutta sen sisältämän kaasukoostumuksen selvittäminen olisi vielä mielenkiintoisempaa. Haaveissa onkin saada paikalle laite, joka tutkisi paljastunutta jäätä eri korkeuksilta.

"Noin kolmannes Marsista on hyvin lähellä pintaa olevan jään peitossa. Olemme nyt nähneet poikkileikkauksia tämän jään läpi, mikä antaa meille aiempaa tarkemman kolmiulotteisen näkymän sen sisältämistä kerroksista. Jäähän on tallentunut Marsin vastikäistä historiaa", kertoo artikkelin ensimmäinen kirjoittaja Colin Dundas Yhdysvaltojen geologisen tutkimuskeskuksen Astrogeologian yksiköstä.

Marsin jään määrää kuvataan usein WEG-arvona (engl. Water Equivalent Global layer). Tämä tarkoittaa sen vesikerroksen syvyyttä, joka syntyisi, jos jää sulatettaisiin ja neste levitettäisiin tasaisesti ympäri punaista planeettaa. Aiempien arvioiden mukaan verhoavan kerroksen sisältämä jää vastaisi 2–3 metrin globaalia vesikerrosta (eli 10–20 Itämerta). Nyt julkaistun tutkimuksen tietoja tuskin voidaan yleistää, mutta jos yleistettäisiin, puhuttaisiin jopa paristakymmenestä metristä! Marsin napajäätiköihin on vertailun vuoksi sitoutunut noin Välimeren vesimäärä (WEG ~30 m).

Jos käyttökelpoista jäätä todella on saatavilla edes paikallisesti tuollaisia määriä, se saattaisi olla yllättävän helppo resurssi haman tulevaisuuden Mars-astronauteille. Nyt tutkittujen rinteiden luota juomavedeksi muunnettavaa jäätä saisi vaikka hakattua suoraan kallioseinämästä kimpaleina ämpäriin. Vastaavia paikkoja löytyisi lähinnä vain napajäätiköiltä, jotka tosin eivät ole kovin houkuttelevia laskeutumispaikkoja sijaintinsa (tai olosuhteidensa) puolesta. Jäästä saatava vesi voi osoittautua myös tärkeäksi rakennusmateriaalien sidosaineeksi.

Jään joukossa olevat mahdolliset epäpuhtaudet tosin saattavat tehdä aineesta vaikeasti hyödynnettävää. Marsin pintapölyssä kun on useita ihmiselle myrkyllisiä aineita.

Marsissa on tiedetty olevan vettä eri muodoissa jo kauan. Sitä on etenkin jäänä pinnan alla ja napajäätiköissä, mutta myös kaasuna kaasukehässä. Pinnalla on havaittu myös nestemäistä vettä aika ajoin, mutta ainoastaan erittäin suolaisina liuoksina.

Tutkimuksessa käytettiin kolmen pintaa kuvaavan instrumentin aineistoja: Mars Reconnaissance Orbiter -luotaimen kyydissä kiertävät HiRISE-kamera ja CRISM-spektrometri, sekä Mars Odyssey -luotaimen THEMIS-kamera. Kaikki aineistot ovat vapaasti yleisönkin katsottavissa netissä. Odyssey on kiertänyt planeettaa vuodesta 2001 ja MRO vuodesta 2006. Niiden lisäksi Marsia kiertää tällä hetkellä neljä muuta luotainta ja pinnalla toimii kaksi mönkijärobottia.

Tutkimuksesta kertoi Suomessa ensimmäisenä Tiedetuubi.

Lähteet: Dundas ja kumpp., Science (2018) (maksumuurin takana), JPL

Kuvat: HiRISE-kuva eräästä tutkitusta jyrkänteestä. NASA/JPL-Caltech/UA/USGS

Kirjoittaja on Marsin pinnanmuotojen tutkimukseen erikoistunut planetologi.

Huomenna se lähtee: näin suomalaissatelliitti Iceye X1 laukaistaan aamulla avaruuteen Jari Mäkinen To, 11/01/2018 - 20:34
Iceye X1
Iceye X1
PSLV_n lentoprofiili
Jari Mäkinen

Huomenna aamulla on tärkeä hetki suomalaiselle avaruustoiminnalle, kun Iceye-yhtiön ensimmäinen satelliitti laukaistaan Intiasta avaruuteen. Kyseessä on suurikokoinen koesatelliitti, joka nostaa yhtiön ja Suomen aivan uudelle tasolle avaruustoiminnassa.

Suomalaissatelliitti laukaistaan huomenna perjantaina aamulla klo 5.59 Suomen aikaa Intiasta, Sriharikotan niemimaalla sijaitsevasta Satish Dhawanin avaruuskeskuksesta PSLV-C40 -kantoraketilla.

Iceye X1 on eräs laukaisun suurimmista satelliiteista, vaikkakaan ei lennon päähyötykuorma; aivan raketin nokassa on intialaisten oma kaukokartoitussatelliitti Cartosat-2, mutta sen Iceyen satelliitti on heti sen alapuolella kahden muun kookkaan satelliitin kanssa.

Kaikkiaan 710 kg massaltaan olevan Cartosatin lisäksi kyydissä on 30 muuta satelliittia, joiden yhteismassa on 613 kg.

PSLV (Polar Satellite Launch Vehicle) on jo valmiina lennolleen C40.

Raketin laukaisuvalmistelut ovat tätä kirjoitettaessa jo käynnissä ja lentoon lähtö tapahtuu aamulla klo 5.59 Suomen aikaa, eli 9.29  paikallisaikaa Intiassa.

Taivaalle nouseva PSLV suuntaa jotakuinkin kohti etelää, juuri sopivasti meren päällä Intian ja Sri Lankan välistä yhä korkeammalle kiitäen.

Matkallaan raketti pudottaa tehtävänsä tehneitä apuraketteja ja rakettivaiheita pois, kunnes lopulta 16 minuutin ja 36,8 sekunnin kuluttua laukaisusta (jos kaikki sujuu hyvin), on raketin ylin vaihe satelliitit mukanaan kiertoradalla noin 510 kilometrin korkeudessa.

Ensinnä irtoaa Cartosat-2 ja sen jälkeen ovat vuorossa pienemmät suuret satelliitit: Iceye X1:n vuoro on kolmantena, kun lentoon lähdöstä on kulunut 17 min 49,02 sekuntia.

PSLV_n lentoprofiili 
PSLV-C40:n nokkakartion sisusta ja lentoprofiili. 
Iceye X1 on "välitastanteella" oleva sinertävä laatikko vasemmalla.

Virallisesti papereissa satelliitin nimi on POC-1, eli "Proof of Concept 1", sillä Iceyelle kyseessä on testisatelliitti. Tämä koettaa ensimmäistä kertaa avaruudessa yhtiön kehittämää tekniikkaa, joka tuo nyt vain isommissa ja kalliissa tutkasatelliiteissa olevan tekniikan myös pienemmissä satelliiteissa käytettäväksi.

Pieni on tosin tässä suhteellista, sillä satelliitti on kohtalaisen kokoinen: lähes satakiloisen satelliitin tutka-antenni on yli kolme metriä halkaisijaltaan, kun se on avattuna avaruudessa, ja sen laatikkomaisen rungon koko on noin 80 cm x 60 cm x 50 cm.

Verrattuna noin 10 x 10 x 30 cm kooltaan olevaan Aalto-1 -satelliittiin tämä on jo jättiläinen, mutta toisaalta esimerkiksi Euroopan avaruusjärjestön Sentinel 1 -tutkasatelliittiin verrattuna kyse on kohtalaisen pienestä laitteesta. Sentinel 1:n runko on noin 3,9 m × 2,6 m × 2,5 m.

Yksi syy siihen miksi muun muassa Sentinel 1 on varsin kookas on se, että sen tutka toimii lähes koko ajan, ja siksi se tarvitsee paljon sähkövirtaa ja sen tutkalaitteiston tuottama lämpö pitää jotenkin saada häivytettyä avaruuteen. Iceyen ideana on käyttää tutkaa vain lyhyitä aikoja kerrallaan, jolloin lämmönhallinta on helpompaa.

Toinen ero on siinä, että Iceye on rakentanut satelliittinsa edullisemmista osista. Ne ovat riskialttiimpia, eikä niiden säteilysuojaus ole niin hyvällä tasolla kuin esimerkiksi Sentinelien, mutta toisaalta edullisemman hinnan ansiosta satelliitteja voidaan tehdä tarpeen mukaan lisää edullisesti.

Nyt yhtiöllä on suunnitelmissa 18 satelliitin lähettäminen avaruuteen, ja seuraava näistä lähtee jo nyt keväällä. Se on tarkoitus laukaista Yhdysvalloista Falcon 9 -kantoraketilla.

Iceye ei suinkaan ole yksin kehittämässä piensatelliittien tutkatekniikkaa: samalla kyydillä avaruuteen oli lähtemässä samankaltainen brittisatelliitti NovaSAR-S, mutta se pääsee lopulta avaruuteen vasta myöhemmin tänä vuonna.

Näin ollen suomalaiset voivat sanoa olevansa eittämättä tällä saralla edelläkävijöitä. Ja lisäksi Iceyellä on kehitteillä massiivinen tietojärjestelmä, joka käsittelee ja toimittaa kuvia asiakkaille.

Katso Aalto-1:n laukaisu tästä: lukuun ottamatta satelliitin vapautusta avaruuteen, tapahtuu se hyvin samaan tapaan!

Lappi tähtää Suomen avaruusalan kruunuksi

Toimitus

Ilmatieteen laitos ja Oulun yliopisto ovat sopineet avaruustoiminnan lisäämisestä ja yhteistyön tiivistämisestä Sodankylän avaruuskampuksella, jossa sijaitsevat Ilmatieteen laitoksen Arktinen avaruuskeskus ja Oulun yliopiston erillislaitos Sodankylän geofysiikan observatorio (SGO).

Sodankylän kaakkoispuolella lentokentän vieressä sijaitsee Tähtelä, ja siellä on paljon avaruudellista.

Siellä on otsikkokuvassakin oleva suuri EISCAT-revontulitutkan antenni, satelliittien lähettämien tietojen vastaanottoasemia, erilaisia mittalaitteita ja kaukoputkia, sekä tusinan verran rakennuksia.

Satunnainen kävijä huomaa vasta päärakennuksen, Polarian, edessä olevia kylttejä lukiessaan, että paikalla ovat nykyisin Oulun yliopiston alainen erillislaitos Sodankylän geofysiikan observatorio sekä Ilmatieteen laitoksen Arktinen avaruuskeskus.

Nämä kaksi tahoa ovat toki toimineet läheisessä yhteistyössä aiemminkin, mutta nyt Ilmatieteen laitos ja Oulun yliopisto ovat sopineet avaruustoiminnan lisäämisestä ja yhteistyön tiivistämisestä: syntymässä on Sodankylän Avaruuskampus.

Käytännön toimenpiteenä yhteistyön tiivistämiseksi Ilmatieteen laitos ja Oulun yliopisto ovat sopineet uuden yhteisprofessuurin rahoittamisesta Sodankylän avaruuskampukselle vuoden 2018 aikana.

Uuden professorin asiantuntemuksella vahvistetaan geoavaruusympäristön ja ilmakehän vuorovaikutusten tutkimusta Suomessa. Professuurilla edistetään Sodankylän avaruuskampuksen mittaus- ja palveluinfrastruktuurin kehitystä ja modernien menetelmien hyödyntämistä esimerkiksi hahmontunnistus- ja inversiotekniikoiden käytössä sää-, ilmakehätutkimus- ja avaruussääsovelluksiin.

Professuuri avataan avoimeen kansainväliseen hakuun ja täytetään viiden vuoden määräajaksi tai pysyvästi päätoimisena sijoituspaikkana Sodankylän avaruuskampus.

Sodankylän geofysiikan observatorion johtaja Esa Turunen kertoo avaruussääilmiöiden, kuten revontulten, vaikutuksen ilmakehän kemiaan olevan yksi Sodankylän avaruuskampuksen keskeinen yhteinen tutkimuskohde.

”Tiedämme, että parittoman typen ja vedyn määrät lisääntyvät esimerkiksi sykkivien revontulten yhteydessä ja että tämä aiheuttaa katalyyttistä otsonikatoa keski-ilmakehässä joko suorana vaikutuksena 70-80 kilometrin korkeudessa tai välillisesti ilmamassojen kulkeutumisen kautta.”

Näiden prosessien globaalia merkitystä tutkitaan laajoilla tietokonemallinnuksilla, satelliittiaineistojen analyysillä ja omilla mittauksilla, joista uusimpana avaruuskampuksen laitokset ovat yhdessä pystyttämässä mesosfäärin otsonin määrän mittausta koko Suomen kattavalla havaintoverkolla.

Yhteinen havaintoverkko on myös satelliittitomografiamittaus, jolla koko Suomen alueelta saadaan kolmiulotteinen kuva yläilmakehän vapaista sähkövarauksista ja siten esimerkiksi revontulten aiheuttamista häiriöistä radioliikenteeseen ja satelliittipaikannukseen.

Ilmatieteen laitoksen avaruus- ja kaukokartoituskeskuksen johtaja Jouni Pulliainen painottaa Arktisen avaruuskeskuksen satelliittimaa-aseman kehittämisen olevan olennainen osa Suomen avaruusstrategiaa. Ilmatieteen laitoksen avaruustoiminta keskittyy kaukokartoitus- ja sääsatelliittien hyödyntämiseen sekä avaruussään, Maan ja muidenkin planeettojen kaasukehäprosessien tutkimukseen.

Monipuolista havaintotoimintaa avaruuskampuksella

Satelliittien vastaanoton lisäksi Sodankylän maa-asema kykenee myös komentamaan satelliitteja.

Satelliittiasemalla on käytössään kaksi 7-metristä paraboloidiantennia, joista toisessa on vastaanottimen lisäksi myös lähetin, yksi 2,4-metrinen vastaanottoantenni sekä superlaskentakeskus satelliittiaineistojen analyysiä varten. Tärkeä osa toimintaa on satelliittimittausten validointi ja kalibrointi omilla maanpinnalta sekä palloluotauksilla troposfäärissä ja stratosfäärissä tehtävillä havainnoilla.

Sodankylän avaruuskampuksella tuotettavia aineistoja hyödynnetään navigointiin Itämeren merijääalueilla, ilmakehän tilan seurantaan esimerkiksi tulivuorten purkautuessa, pohjoisen pallonpuoliskon ilmastotutkimukseen, tulvatarkkailuun keväisin sekä avaruussääpalvelujen tuottamiseen aurinkomyrskyjen aikaan.

Sodankylän satelliittidatakeskus tarjoaa satelliittiaineistoja, tuotteita ja infrastruktuuria myös yritystoimijoiden käyttöön Public-Private-Partnership -pohjalta.

Sodankylän geofysiikan observatorio tekee kansallisena tehtävänä geofysikaalisia mittauksia Suomen pituuspiirillä Jäämeren alueelta pohjoisen Fennoskandian, koko Suomen ja Afrikan kautta Etelämantereelle.

Havaintotoiminta kattaa monipuolisesti maan magneettikentän, ionosfäärin, revontulien, kosmisen säteilyn ja myös seismisen aktiivisuuden mittaukset.

Yli sata vuotta sitten perustetun observatorioalueen päärakennus, Polaria.

Oulun yliopisto panostaa observatorioon

Observatorion geoavaruusympäristön ja ilmakehän vuorovaikutusten tutkimus on osa yhdestä Oulun yliopiston valitsemasta strategisesta tutkimuksen keihäänkärjestä, Maan ja lähiavaruussysteemin sekä ympäristön tutkimus.

Yliopisto panostaa tämän tutkimuksen tukemiseen rahallisesti sekä infrastruktuuria kehittämällä että luomalla uusia tutkimustyöpaikkoja Sodankylään.

Kilpisjärvellä toimiva observatorion KAIRA-asema, Suomen suurin radioteleskooppi, yläilmakehää jatkuvasti kuvantava radioantennikenttä, on rakennettu pääosin yliopiston rahoituksella.

Sodankylän Tähtelässä avaruuskampuksen maisemaa hallitsee kansainvälisen tutkajärjestön EISCAT-sirontatutkavastaanottimen 32-metrinen lautasantenni. EISCAT-järjestö on juuri aloittanut uuden, maailman edistyksellisimmän yläilmakehän ja lähiavaruuden tutkimukseen tarkoitetun sirontatutkan EISCAT_3D rakentamisen, jonka odotetaan valmistuvan vuoden 2021 loppuun mennessä. Siihen kuuluvat lähetinvastaanotin Norjassa ja vastaanottimet Suomessa ja Ruotsissa. Observatorio koordinoi Suomen Karesuvantoon suunnitellun 10 000 yksittäisen antennin vastaanotinaseman rakentamista.

*

Jutun pohjana on Oulun yliopiston tiedote.

Radiopurkausten polarisaatio kielii lähteen lähiympäristöstä

Toimitus

Vuodesta 2007 lähtien eri puolilla taivasta havaittujen nopeiden radiopurkausten arvoitus saattaa olla hiljalleen ratkeamassa. Nyt näyttää vahvasti siltä, että ne ovat peräisin neutronitähdistä.

Tutkijat ovat selvittäneet Arecibon ja Green Bankin radioteleskoopeilla tehtyjen havaintojen avulla, että FRB121102-tunnuksella tunnetun lähteen radiopurkaukset ovat voimakkaasti polarisoituneita. Ja se kertoo paljon lähteen lähiympäristöstä.

Vuosi sitten tutkijaryhmä sai määritettyä FRB121102:n sijainnin. Se on yli kolmen miljardin valovuoden etäisyydellä sijaitsevassa kääpiögalaksissa alueella, jolla syntyy uusia tähtiä. Koska etäisyys on näin suuri, yksittäisen purkauksen energiamäärän täytyy olla valtaisa: millisekunnissa vapautuu saman verran energiaa kuin Auringossa yhden vuorokauden aikana.

FRB121102 on toistaiseksi löydetyistä nopeiden radiopurkausten lähteistä ainoa, jossa niitä havaitaan toistuvasti. Polarisaatio eli sähkömagneettisen säteilyn sähkökentän värähtelytason suuntautuminen ei ole mikään ihmeellinen asia, sillä esimerkiksi vedenpinnasta heijastunut auringonvalo on polarisoitunutta.

Tässä tapauksessa kyse on hieman mutkikkaammasta ilmiöstä, sillä FRB121102:n radiosäteilyn todettiin olevan ympyräpolarisoitunutta eli sähkökentän värähtelytaso kiertyy. Tämä niin sanottu Faraday-kiertymä syntyy säteilyn kulkiessa magneettikentässä: mitä suurempi kiertymä, sitä voimakkaampi magneettikenttä.  

FRB121102:n tapauksessa kiertymä on suurimpia radiolähteillä havaittuja, joten purkausten säteilyn täytyy kulkea tiheässä plasmassa, jossa on poikkeuksellisen voimakas magneettikenttä.

“Linnunradan ainoat kohteet, joissa kiertymä on yhtä suuri kuin FRB121102:n säteilyssä, sijaitsevat galaksimme keskuksessa lähellä massiivista mustaa aukkoa. FRB121102 saattaa olla omassa galaksissaan samanlaisessa ympäristössä”, arvelee väitöskirjatutkija Daniele Michilli Amsterdamin yliopistosta ja Hollannin radioastronomian instituutista ASTRONista.

Hänen mukaansa radiopurkausten kiertymä voi selittyä myös sillä, että niiden lähde on voimakkaasti säteilevässä kaasusumussa tai supernovajäänteessä.

 

 

Tällä kertaa purkauksia havaittiin aiempaa korkeammilla radiotaajuuksilla, mikä osaltaan auttoi mahdollisen lähteen selvittämisessä. Arecibossa työskentelevän Andrew Seymourin mukaan ”purkausten polarisaatio ja rakenne ovat samanlaisia kuin Linnunradan nuorten ja hyvin energisten neutronitähtien säteilyllä. Se tukee malleja, joiden mukaan purkaukset ovat peräisin neutronitähdestä”.

Ennätyksellisen voimakkaan polarisaation lisäksi FRB121102:n purkausten rakenne on mutkikas. Siinä missä muissa vastaavissa purkauksissa esiintyy yksi tai korkeintaan kaksi ”kirkastumaa”, FRB121102:n purkauksessa niitä on havaittu jopa seitsemän.

Laura Spitler radioastronomian Max Planck -instituutista kertoo, että ”seuraavaksi yritämme selvittää, onko purkausten rakenne seurausta radiosäteilyn syntyprosessista vai syntyykö se säteilyn kulkiessa lähteen lähellä sijaitsevassa tiheässä plasmassa”.

“Jatkossa tarkkailemme, miten purkausten ominaisuudet muuttuvat aikaa myöten”, sanoo Jason Hessels Amsterdamin yliopistosta. ”Toivomme uusien havaintojen varmistavan, kumpi kilpailevista hypoteeseista on oikea: onko neutronitähti lähellä mustaa aukkoa vai voimakkaasti säteilevän kaasusumun sisällä.”

Tutkimuksesta kerrottiin Max Planck -instituutin uutissivuilla ja se julkaistaan Nature-tiedelehdessä.

Kuvat: David Broad/CC BY 3.0 [Arecibo], Gemini Observatory/AURA/NRAO/NSF/NRC [FRB121102]

Tilaa aihepiirin Avaruus RSS-syöte