Schiaparelli

Tiedetään, että lento sujui täysin suunnitelman mukaan laskuvarjon irrotukseen saakka. Sen jälkeen saadut tiedot ovat omituisia, mutta niiden mukaan laskuvarjo näyttää irronneen hieman ennenaikaisesti ja jarruraketit toimivat vain kolmisen sekuntia suunnitellun noin 50 sekunnin sijaan. 

Syynä näihin näyttää olevan se, että tietokone teki väärän päätöksen rakettien ennenaikaisesta sammuttamisesta. Aiemmin syypääksi epäiltiin tutkaa, jonka ohjelmisto olisi mennyt jumiin, mutta todennäköisempää on se, että keskustietokone ei ole osannut käsitellä kaikista eri lähteistä tulevia tietoja – tai se meni niistä sekaisin.

“Valitettavasti meillä ole yhtä selvä syyllistä, jonka niskoille voisimme laittaa onnettomuuden”, totesi Wörner ja luetteli useita eri syitä siihen miksi tietokone on voinut toimia virheellisesti.

“Kenties sen ohjelmistoissa oli jotain vikaa, mahdollisesti siihen tulleissa tiedoissa oli vikaa, tai kenties laskuvarjolle oli tapahtunut jotain, joka sai aikaan tietokoneen ja kaikkien muiden laitteiden virheellisen toiminnan.”

Joka tapauksessa on selvää, että jos tietokoneen ohjelmisto olisi tehty paremmaksi tai jos se olisi voinut ottaa huomioon erilaisia epänormaaleja lentotilanteita, olisi laskeutuja voinut  selvitä pinnalle.

Wörner toivoo, että onnettomuustutkinta saataisiin päätökseen tämän kuun loppuun mennessä, jolloin koko ExoMars-hankkeen etenemisestä pidetään kokous.

Schiaparelli oli vain osa ESAn ja Venäjän yhteistä ExoMars-hanketta, jonka tärkein ensimmäinen tavoite oli saada Marsia kiertämään Trace Gas Orbiter -luotain. 

Schiaparelli liftasi Marsiin tämän TGO:n mukana ja itse luotain asettui onnistuneesti kiertämään punaista planeettaa. Se toimii erinomaisesti ja voi aloittaa pian hivuttautumisen kohti lopullista kiertorataansa Marsin ympärillä.

Seuraava vaihe on lähettää vuonna 2020 Marsiin kookas kulkija. Kulkija on ollut suunnitteilla jo yli kymmenen vuoden ajan ja sen nimi, ExoMars, on antanut sittemmin nimen hankkeelle.

Sen tekeminen on ollut teknisten ja poliittisten syiden vuoksi varsin takkuavaa, ja nytkin edessä on uusi este ylitettäväksi: hankkeen loppuun saattamiseen tarvitaan muutama sata ylimääräistä miljoonaa euroa.

“En voi sanoa vielä tarkkaa lukua, mutta se on enemmän kuin 200, mutta vähemmän kuin 700. Jos jäsenmaat eivät ole valmiita maksamaan sitä, on mahdollista, että loppu ExoMars-ohjelmasta joudutaan perumaan.”

Wörner kuitenkin toivoo voimakkaasti, että lisärahoitus saadaan, sillä hanketta on tehty pitkään, Marsia kiertävä TGO on tehty osaltaan tukemaan kulkijaa ja itse kulkija tulee olemaan aivan erilainen kuin mikään muu olemassa oleva tai suunniteltu kulkija.

Säälihän hanke olisi peruuttaa nyt, kun sitä on tehty suurella rahalla jo näin kauan. Mutta toisaalta hanke on ollut jo monen monta kertaa tilanteessa, missä siihen on täytynyt pumpata lisää rahaa – ja raja saattaa tulla nyt vastaan, etenkin kun Schiaparellin "epäonnistumisen" jälkeen tunnelma Marsin pinnalle lasketumisen suhteen on matalalla.

Aiemmin otetussa epätarkemmassa kuvassa törmäyskohdassa näkyi 15x40 metrinen suttuinen soikio. Nyt alueesta erottuu monia yksityiskohtia, kuten yhteinäinen tumma heittelealue lähellä keskuskuoppaa, sekä kymmenien metrien päähän ulottuva yksittäinen kaareva viiva. Näiden piirteiden tarkka alkuperä on vielä hämärän peitossa. Asiaa tutkitaan kuumeisesti.

Keskuskuopan lähellä olevan sutun epäillään alustavasti johtuvan hydrasiinitankin räjähdyksestä, joka tapahtui jostain syystä toispuoleisesti. Sen aiheuttama paineaalto olisi siis suuntautunut länteen. Koilliseen ulottuvan pitkän viivan aiheuttaja taas on epäselvempi. Kyse lienee jostain osasta, joka on sinkoutunut irti laskeutujasta.

Viivan aiheuttaja osui maahan 10–20 metrin päässä törmäyspaikasta ja kulki edelleen 50 metrin etäisyydelle joko pintaa pitkin tai sitä hipoen. Samalla se kääntyi yhteensä noin 60 astetta, mikä ei pelkästään ballistisesti lentävälle heitteleelle ole mahdollista. Ilmiselviä vaihtoehtoja on kaksi: Osanen on vierinyt joko loivaa paikallista rinnettä pitkin tai sitten se on kääntynyt täysin itsenäisesti. Jälkimmäisessä tapauksessa kyse voisi olla vaikkapa räjähdyksessä hetkellisesti käynnistyneestä ja saman tien laskeutujasta irronneesta jarruraketista. Kolmannessa vaihtoehdossa osa irtosi juuri ennen törmäystä, mutta tällöin sen alkuperäisessä törmäyskohdassa täytyisi olla enemmän tummaa heittelettä. Osa kun olisi pudonnut samaa vauhtia laskeutujan kanssa.

Aivan törmäysalueen vieressä näkyy lisäksi muutamia yksittäisiä kirkkaita pisteitä. Ne voivat olla pieniä irti lentäneitä palasia, tai sitten pelkkiä normaaleja kuvavirheitä.

Etelämpänä näkyy laskeutujan 12-metrinen laskuvarjo sekä siinä yhä kiinni oleva lämpökilven yläosa. Nämä näkyivät myös aiemmasta kuvasta.

Uusiakin piirteitä löytyi. Lämpökilven alaosa, eli kuumuutta kestävä kärkikartio, sijaitsee itäkoilliseen laskeutujasta. Laitteen metalliosat kiiltelevät kuvassa selvästi. Kilven ympärillä on tumma pöllähtäneestä tomusta muodostunut heittelekenttä.

Kaikkien osasten heittele, räjähdysaluetta lukuunottamatta, on suuntautunut itään. Laitteella on siis tömähdyshetkellä ollut yhä jäljellä jonkin verran sivuttaisvauhtia, tai sitten tuuli on puhaltanut voimakkaasti lännestä.

HiRISE ottaa myöhemmin alueesta lisääkin kuvia. Vertaamalla yksittäisiä kuvia toisiinsa sekä kuvia yhdistelemällä törmäysalueesta saadaan vielä nykyistäkin tarkempi käsitys. Teoriassa kuvia pinoamalla voidaan resoluutiota parantaa ainakin jonkin verran. Lisäksi erilaiset varjostukset kertovat piirteiden korkeuseroista.

Vaikka Schiaparelli ei päässytkään perille ehjin nahoin, oli sen törmäys ensimmäinen todella tarkkaan seurattu laskeutumisyritys Marsiin. Kaikki tapahtumasta irti saatu tieto tulee auttamaan tulevien lentojen suunnittelussa ja toteutuksessa. Täyteen selvyyteen pääseminen vienee vielä kauan.

Päivitys klo 23:40: Lisätty kuva ja törmäykseen liittyvää analyysiä.

Kirjoittaja on kuva-analyysiin erikoistunut planeettageologi.

Kuvat: NASA / JPL-Caltech / MSSS

Tänään laskeutumispaikasta – tai pitäisikö sanoa iskeytymispaikasta – saadaan uusia, aiempaa tarkempia kuvia.

Alkuviikosta onnettomuuden syystä saatiin myös lisätietoa, ja nyt näyttääkin siltä, että tapaus on suurelta osin selvitetty: todennäköinen vika on ollut Schiaparellin Doppler-tutkassa, joka mittasi laskeutumisen aikana korkeutta. Sen lähettämät tiedot vastasivat hyvin todellista tilannetta ja ennen laskeutumista tehtyjä malleja siitä, missä laskeutujan olisi pitänyt olla, kunnes sen ohjelmisto nähtävästi hyytyi: se lakkasi keskustelemasta laskeutujan ohjaustietokoneen kanssa, jolloin tietokone päätteli, että laskeutuja oli jo Marsin pinnalla. 

Niinpä tietokone komensi rakettimoottorit sammumaan – tuhoisin seurauksin.

ESA ja laskeutujan valmistanut Thales Alenia Space selvittävät nyt tarkemmin asiaa ja olettavat saavansa vian varmasti selville muutaman viikon kuluessa.

Tässä auttaa myös Schiaparellin tarkan laskeutumisradan määrittäminen, mikä on edelleen menossa. 

Pinnalta ei ole saatu viestejä

Joissain netissä kiertävissä jutuissa on kerrottu Marsia kiertävien luotaimien saaneen viestejä laskeutujalta, mutta näin ei ole asia. Jutuissa on nähtävästi sekoitettu iloisesti laskeutumisen aikana saadut signaalit joko tahallaan tai vahingossa laskeutumisen/törmäyksen jälkeiseen aikaan. 

Tietoa saatiin talteen niin paljon, että sen kaiken käyminen nopeasti läpi on tietänyt työtä yötä myöten lennonjohdossa ja muuallakin, missä tapahtumia on tutkittu. Laskeutumisen alkuvaiheet ovat kaikissa kerätyissä tiedoissa hyvin selviä ja yhdenmukaisia, mutta siitä alkaen, kun Schiaparellin olisi pitänyt irrottaa laskuvarjonsa, tiedot muuttuivat omituisiksi. 

Mittaus- ja telemetriatietoja siis on, paljonkin, mutta niiden ymmärtäminen ei ole ollut yksinkertaista. Tosin nyt eilen illalla kiertoradalta saadut kuvat näyttävät varsin selvästi lopputuloksen, törmäyksen Marsin pintaan, ja se osaltaan on auttanut tapahtumien selvittämistä.

Siinä missä vielä eilen syypääksi arveltiin laskuvarjoa, osoittaa nyt syyttävä sormi kohti laskeutujan tietokonetta, joka on mahdollisesti mennyt sekaisin. Tähän täytyy vielä suhtautua varauksin, mutta tietokoneen antamat väärät käskyt voisivat selittää parhaiten sen kaiken, mitä on mahdollisesti tapahtunut. Mutta onko syy vääriin käskyihin tietokone, vai sen saamat väärät tiedot?

Mitä tällä hetkellä tiedetään?

Schiaparelli näyttää pudonneen alas vapaasti usean kilometrin korkeudesta, kenties jopa neljästä kilometristä. Silloin sen olisi pitänyt vielä riippua turvallisesti laskuvarjonsa alla.

Korkeutta ja nopeutta mitannut tutka oli tuolloin toiminnassa, ja se syötti tietojaan laskeutujan ohjaustietokoneelle.

Laskeutujan tekemisestä vastanneen Italian avaruusjärjestön ASI:n planeettatutkimuspäällikkö Barbara Negri kertoi eilen illalla, että heidän arvioidensa mukaan ohjaustietokone olisi alkanut toimimaan virheellisesti. "Se oli kohtalokas vika. Meidän pitää nyt selvittää mikä meni pieleen: onko syynä ohjelmistossa ollut ongelma, sensoreissa ollut vika, vai kertoiko korkeusmittari vääriä arvoja."

Näyttää kuitenkin siltä, että laskuvarjo irtosi ennenaikaisesti, ja sen jälkeen jarruraketit syttyivät, kuten niiden pitikin syttyä laskuvarjon irrottua. Moottorit toimivat kolmesta neljään sekuntia, minkä jälkeen ne sammuivat. Moottorit toimivat siis väärällä korkeudella ja liian lyhyen aikaa. Joko tietokone jostain syystä kuvitteli laskeutujan olleen jo parin metrin korkeudessa, jolloin moottorit piti sammuttaa, tai huomasi olevansa niin korkealla, ettei moottorien olisi pitänyt vielä käynnistyäkään.

Moottorien sammuttamisen jälkeen laskeutujan virrankulutus oli kuitenkin sen, minkä sen piti olla siinä vaiheessa lentoa. Esimerkiksi suomalaisosia sisältänyt DREAMS-sääasema oli tuolloin jo toiminnassa, ja siitä saatiin talteen tietoja. Mittauksien sijaan tiedoissa oli tässä vaiheessa vain laitteiston tilasta kertonutta telemetriaa.

Suomalaisittain nämäkin tiedot olivat kiinnostavia, sillä ne osoittivat Ilmatieteen laitoksen tekemien laitteiden toimineen normaalisti.

Ilman jarruraketteja Schiaparelli putosi vapaasti ja osui marsperään yli 300 kilometrin tuntinopeudella. Kun laskeutujan polttoainetankit olivat vielä lähes täynnä, oli tuloksena varsin massiivinen räjähdys: MRO-luotaimen ottamissa kuvissa näkyykin kooltaan 15 x 40 metriä oleva täplä, joka lienee törmäysjälki pinnalla.

Siitä noin kilometrin päässä etelään on vaalea täplä, joka on mahdollisesti 12-metrinen laskuvarjo.

Tarkempia tietoja kuvista on eilisessä jutussamme.

Saadut tiedot ovat paitsi masentavia, niin myös yhdessä mielessä erittäin rohkaisevia: Schiaparelli oli osunut erittäin tarkasti siihen kohtaan Marsissa, mihin se oli tarkoitus saadakin. Etäisyys laskeutumisellipsin keskipisteeseen oli vain viitisen kilometriä, mitä voi pitää erinomaisena saavutuksena Euroopan avaruusoperaatiokeskuksen lentodynamiikkatiimiltä ja lennonjohdolta.

Vajaan kilometrin päässä etelässä kuvasta löytyy vaalea täplä. Se voi hyvinkin olla laitteesta irroitettu laskuvarjo.

Piirteet ovat vain 5 kilometriä sivussa määritetyn 100x20 -kilometrisen laskeutumisellipsin keskipisteestä. Laskeutuminen meni siis oikein nappiin – mitä nyt jarruraketit eivät sattuneet toimimaan.

Laitteen lopulliseksi törmäysvauhdiksi arvellaan jopa 300 kilometriä tunnissa. Vauhdikkuus johtui liian pitkästä, ehkä jopa 2–4 kilometrin vapaapudotuksesta, ja jarrurakettien aivan liian ennenaikaisesta pois päältä kytkeytymisestä. Niiden tarkoitus oli jarruttaa laite noin 7 km/h nopeuteen, jolla se olisi tömähtänyt pinnalle turvallisesti.

Jos laskeutumisen aikaan jo lämpökilpensä, suojakuorensa ja laskuvarjonsa karistanut noin 300-kiloinen Schiaparelli todella putosi kauan ilman jarruraketteja, on tumman läiskän suuri koko ymmärrettävä. Sen pelkkä kineettinen energia on tuolloin noin megajoulen verran, mikä vastaa neljänneskilon TNT-latausta. Kun tähän lisätään lähes täynnä olevien polttoainetankkien äkillinen repeäminen, tapahtuma on hyvinkin voinut voimistua kunnon räjähdykseksi asti.

On pieni mahdollisuus, että tumma piste onkin meteoriittitörmäys, ja vaalea taas vain jokin virhe kuvassa. Todennäköisyys tällaiselle yhteensattumalle on kuitenkin varsin pieni.

Kuvan otti Mars Reconnaissance Orbiterin CTX-kamera, jonka "näkemä" kuvapiste on 6 metriä kanttiinsa.

Paikka on nyt kuvattu myös paljon tarkemmalla HiRISE-kameralla. Sen erotuskyky on 25 sentin luokkaa. Sen ottamista kuvista voidaan laskeutumisen vaiheita tutkia seikkaperäisemmin.

Päivitys klo 22.50: Tarkennettu tietoa törmäyksen energiasta sekä spekulaatiota tapahtumien kulusta.
Päivitys lauantaina 22.10. klo 11.40: Schiaparellin massaksi korjattu 300 kg ja siihen liittyviä lukuja muutettu. Ennen kaasukehään saapumista laskeutujan massa lämpökilpineen, suojakuorineen ja laskuvarjoineen oli 577 kg.
Päivitys torstaina 27.10. klo 23.00: Lisätty linkki tarkemmista kuvista kertovaan uuteen juttuumme.

Kuvat: NASA / JPL-Caltech / MSSS

Lento siis sujui hyvin aina siihen saakka, kunnes laskuvarjo irtaantui ja jarruraketit syttyivät. 

Näyttää siltä, että laskuvarjo ja laskeutujan päällä ollut suojakansi ovat irtaantuneet hieman liian aikaisin. Myös radioteleskoopilta saadut Doppler-havainnot vahvistavat sen, että laskuvarjon irtoamisen aikaan laskeutujan nopeus ei ollut enää se, minkä se olisi pitänyt olla simulaatioiden mukaan.

Mahdollisia syitä siihen, miksi laskuvarjo ja takakansi olisivat irronneet liian aikaisin, on useita, mutta on mahdollista, että laskuvarjo ei olisi toiminut kunnolla.

Se pelkästään ei kuitenkaan selitä signaalin katkeamista. Moottorit eivät käyneet niin pitkään kuin niiden olisi pitänyt (vain pari sekuntia, vaikka niiden olisi pitänyt toimia noin 30 sekuntia), ja se saattaa johtua siitä, että luotain oli liian nopean laskeutumisen jälkeen liian matalalla. On myös mahdollista, että alus olisi pyörinyt laskuvarjojen irtoamisen jälkeen ja moottorit olisivat hidastamisen sijaan työntäneet Schiaparellin syöksyyn. 

Yön aikana laskeutujasta ei kuultu mitään, vaikka Nasan Mars Recoinnance Orbiter yritti kuunnella sitä. ESAn pääjohtaja ja muut tiedotustilaisuuden osallistujat eivät halunneet vielä kertoa, millä todennäköisyydellä laskeutuja olisi selvinnyt. 

Virallisesti siis laskeutumista ei ole vielä julistettu epäonnistuneeksi, mutta on hyvin selvää, että se ei ole onnistunut. Schiaparelliin koetaan vielä saada yhteyttä muutaman päivän ajan, mutta tuskin kovin kauaa. Laskeutujan akut kestäisivät joka tapauksessa vain kolmisen päivää, joten sen jälleen kuuntelu on turhaa.

Joka tapauksessa laskeutumisen alku sujui hyvin ja siitä on saatu paljon mittaustietoa, joten tiedotustilaisuudessa ESA pyrkikin painottamaan sitä, että kokeellisen laskeutumisen eräs tavoitteista saavutettiin, kun Marsiin saapumisen alku saatiin hyvin talteen.

Laskeutujaa pyritään etsimään tämän jälkeen myös Marsin kiertoradalla olevilla aluksilla, sillä jos aluksen hylky, laskuvarjo ja lämpökilpi saataisiin kuvattua, voitaisiin niiden sijainneista päätellä myös paljon siitä, mitä on tapahtunut. Myös muutaman kymmenen kilometrin päässä oleva Opportunity-kulkija kuvasi laskeutumisen aikaan sen suuntaan, ja voi olla, että sekin tarjoaa lisäselvyyttä asiaan. Kulkija on kuitenkin liian kaukana lähteäkseen tutkailemaan laskeutumisaluetta paikan päällä.

"Olen varma siitä, että saamme selvitettyä lopulta mitä tapahtui", totesi Accomazzo. "Se on myös tärkeä saavutus."

Ja tärkeintähän oli se, että lennon emoalus, Trace Gas Orbiter, on hyvässä kunnossa kiertämässä Marsia.

Nyt huomio kiinnittyy ensi viikolla olevaan ExoMars 2020 -lennon statuskokoukseen, missä ESA joutuu pyytämään lisää rahaa jäsenmailta lennon toteuttamiseen. Laskeutumisen epäonnistumisen jälkeen kokouksesta on tulossa kiinnostava.

ESAn laskeutumiset toisille taivaankappaleille ovat saaneet nyt toisen epäonnistumisen, kun Marsiin vuonna 2003 pyrkineen Beagle 2:n jälkeen Schiaparelli on myös tuhoutunut. Huygensin laskeutuminen Saturnuksen Titan-kuun pinnalle tammikuussa 2005 onnistui erinomaisen hyvin, ja laskeutuja toimi yllättävän pitkän aikaa hyisen kuun pinnalla. Komeetta Churyumov-Gerasimenkon pinnalle pyrkinyt Philae-laskeutuja puolestaan toimi muuten hyvin, paitsi että se ei onnistunut kiinnittymään suunniteltuun laskeutumispaikkaansa vaan pomppi jorpakkoon.

Juttua on päivitetty julkaisun jälkeen lisätiedoilla.

Merkit eivät ole hyviä. Laskeutujan merkkisignaalia voitiin seurata hyvin koko laskeutumisen ajan aina siihen saakka, kunnes sen olisi pitänyt irrottaa laskuvarjo ja käynnistää yhdeksän pientä rakettimoottoriaan. Aivan tarkkaa hetkeä ei vielä tiedetä, mutta signaali katkesi joka tapauksessa jo ennen kuin Schiaparelli oli laskeutunut. On vaikeaa kuvitella tilanteita, joissa laskeutuja olisi nyt planeetan pinnalla ja toiminnassa.

Joka tapauksessa yhteyttä yritetään vielä useampaan otteeseen Marsia kiertävien luotaimien kanssa, ja on luonnollisesti vielä mahdollista, että Schiaparelli ottaa yhteyttä. 

Laskeutujan menettäminen on ikävää, mutta ei suuri menetys tieteellisesti, sillä sen tehtävänä oli pinnalle päästyään "vain" tutkia kaasukehää noin kolmen päivän ajan. Laskeutuja oli tehty testaamaan Marsiin laskeutumisessa tarvittavaa tekniikkaa, ja siinä se näyttää nyt epäonnistuneen. vaikka luotain olisi toiminnassa, ei tämä tekniikka ole nyt toiminut kuten toivottiin.

Laskeutuminen Marsiin on vaikeaa, ja Schiaparelli näyttää todistaneen sen jälleen kerran. Suurin hankaluus on siinä, että koko laskeutuminen täytyy suunnitella varsin tarkasti etukäteen, eikä alus voi tehdä paljoakaan muutoksia laskeutumisproseduuriinsa, vaikka olosuhteet poikkeaisivat siitä, mitä odotettiin.

Esimerkiksi juuri parhaillaan Marsissa on käynnissä monia pölymyrskyjä, tosin sellaisen odotettiin tulevan laskeutumispaikalle vasta viikon lopussa – siis silloin, kun Schiaparelli olisi jo hiipunut.

Mahdollisesti lisätietoja saadaan myös lähellä laskeutumispaikkaa olleelta Nasan Opportynity-kulkijalta, joka kuvasi laskeutumisen aikaan juuri siihen suuntaan, missä Schiaparellin oli tarkoitus olla. Se otti kuvia 10 sekunnin välein siitä ajasta, jolloin laskuvarjon oli tarkoitus avautua. Mitään spektaakkelia eivät kuvat tarjoa edes hyvin onnistuessaan, sillä laskeutuja on kuvissa vain muutamien pikselien kokoinen.

Vaikka vahva epäilys laskeutujan epäonnistumisesta vaivaa mieltä, on emoalus TGO turvallisesti Marsia kiertävällä radalla ja se aloittaa pian työnsä Marsin kaasukehän salaisuuksien tutkimiseksi.

Siis: Euroopalla on nyt kaksi luotainta Marsia kiertämässä, ja siitä voi olla enemmän kuin tyytyväinen. Mutta samalla Eurooppa on epäonnistunut joka kerta, kun se on yrittänyt laskeutua Marsiin (tosin tämän viimeisen lauseen kohdalla kannattaa odottaa vielä huomiseen).

Klo 16:00: Lennonjohdon lentodynamiikkatiimi lähettää kiinnostavia knoppitietoja: Juuri nyt TGO liikkuu 22,8 kilometrin sekuntinopeudella Auringon suhteen ja 3,9 km/s (14040 km/h) Marsin suhteen. 

Klo 16:14: TGO on aloittanut jarrutuspolton, joka kestää 147 minuuttia. Tieto moottorin käynnistymisestä saadaan noin 10 minuutin kuluttua. Luotaimessa on yksi voimakas (424N) rakettimoottori, joka on toivottavasti nyt siis käynnissä.

Klo 16:15: Lennonjohto vahvistaa, että moottori käy. Kaikki OK.

Klo 16:17: "So far, so good." 

Moottori toimii nyt noin kahden tunnin ajan ja hidastaa TGO:n vauhtia yli 5500 km/h. Samalla Marsin vetovoima kääntää jo nyt luotaimen rataa ja lopulta nappaa TGO:n planeetan kiertoradalle – jos ja kun moottori on hidastanut vauhtia kuten on suunniteltu.

Klo 16:24: Yllä olevassa lähetyksessä on nyt tauko, mutta Marsissa tapahtuu. Hetken kuluttua Mars Express alkaa kuunnella Schiaparellia, joka alkaa lähettämään signaaliaan klo 16.36. Myös TGO kuuntelee laskeutujaa jarrutuspolttonsa aikana, kuten myös maanpäälliset radioteleskoopit. 

Klo 16:36: Nyt odotellaan signaalia Schiaparellista, jonka pitäisi olla nyt jo lähettämässä. Signaalia odotetaan intialaiselta suurelta radioteleskoopilta.

TGO:n moottori jatkaa toimintaansa ja seuraava tärkeä hetki on klo 17:52, jolloin Schiaparelli osuu Marsin kaasukehän yläosiin 21000 km/h:n vauhdilla. Lämpökilpi suojaa sitä kaasukehän kitkakuumennusta vastaan ja nopeus alkaa hidastua voimakkaasti. Vajaan kuuden minuutin kuluttua siitä laskeutujan tulisi olla pinnalla.

Klo 16:40: Intiasta ei ole tullut vahvistusta, mutta se ei tarkoita, että Schiaparelli ei olisi toiminnassa. Signaali on heikko ja intialaisille tämä on hyvä yritys vaativaan vastaanottoon. Virallisesti Intian teleskoopin käyttö on kokeellista.

Klo 16:43: Intian Giant Metrewave Radio Telescope (GMRT) on saanut Schiaparellin signaalin kuuluviin! Kaikki hyvin!

Intialaisteleskooppi näyttää tältä:

Klo 16:44: TGO on aloittanut nyt myös Schiaparellin signaalin vastaanoton ja tallentamisen.

Schiaparelli pyörii lempeästi 2,75 kierrosta minuutissa. Tämä pyöriminen pitää aluksen hyrräliikkeen ansiosta oikeassa asennossa.

Klo 16:50: Telemetriatieto TGO:sta kertoo kaiken sujuvan suunnitelman mukaan.

Klo 17:00: Nyt odotellaan vähän aikaa – kaikki sujuu hyvin. GMRT:n mukaan Schiaparellista saadaan selvä, voimakas signaali ja TGO:n moottori toimii hyvin. Marsiin laskeutuminen tapahtuu klo 17:48 alkaen, mutta jo sitä ennen saadaan lisää vahvistuksia siitä, että kaikki on edelleen OK.

Klo 17:10: Tässä odotellessa voidaan muistella Schiaparellissa olevia suomalaislaitteita. DREAMS-tutkimuslaitteistoon kuuluvat Ilmatieteen laitoksen tekemät painetta ja kosteutta mittaavat laitteet DREAMS-P ja DREAMS-H. DREAMS on lyhenne sanoista Dust Characterization, Risk Assessment, and Environment Analyser on the Martian Surface, ja samantyyppisiä laitteita on ollut aikaisemmin mm. Nasan Curiosity-kulkijassa ja Mars Phoenix -laskeutujassa.

Laitteet perustuvat Vaisala Oyj:n anturiteknologiaan. Lisäksi nyt testataan myös uutta Ilmatieteen laitoksen tekemää mittaustietokonetta, joka perustuu autoihin kehitetyn vähävirtaisen ja kyvykkään mikrokontrolleriin. 

Pienet, kookkaan tulitikkuaskin kokoiset laitteet ovat laskeutujan yläpinnassa paikoissa, jotka näkyvät alla olevasta kuvasta, missä on myös kuva laitteista ennen niiden lähettämistä laskeutujaan asennettaviksi.

Klo 17:25: Lennonjohto vahvistaa, että TGO nauhoittaa nyt myös Schiaparellin signaalia. Se tosin lähetetään Maahan vasta huomenna; Mars Express -luotain lähettää omansa heti laskeutumisen jälkeen. Lisäksi Nasan Mars Reconnaisance Orbiter on siis nyt kuuntelemassa Schiaparellia. 

Nasa on muutenkin mukana menossa, sillä Meridiani-tasangolla oleva Opportunity-kulkija tarkkailee taivasta Schiaparellin laskeutumissuunnassa ja toivottavasti se pystyy kuvaamaan laskeutumisen pinnalta. Tästä kerrotaan tarkemmin aiemmin tänään julkaistussa jutussamme.

Klo 17:45: Schiaparelli osuu nyt Marsin kaasukehän yläosiin. Signaali tästä saadaan 9 minuutin ja 47 sekunnin päästä.

Klo 17:50: TGO:n moottori jatkaa toimintaansa normaalisti. Sen polton pituus on laskettu tarkoituksella 1,6 % "liian" pitkäksi, mikä tuo luotaimen vähän lähemmäksi, mutta turvallisesti Marsia kuin olisi aikomus. Luotain tosin mittaa hidastuvuutta koko ajan ja sammuttaa moottorin juuri oikeaan aikaan – jos siis kaikki sujuu hyvin.

Klo 17:53: Schiaparelli on nyt noin 11 kilometrin korkeudessa – jos kaikki on mennyt hyvin – ja se avaa näihin aikoihin jarruvarjonsa. Nopeus on n. 1650 km/h. Seuraavaksi  Lämpökilpi irtoaa n. 7 kilometrin korkeudessa, jolloin nopeus on n. 320 km/h.

Klo 17:55: GMRT on saanut signaalin, joka kertoo laskeutumisen alkaneen hyvin!

Klo 17:57: Signaali katosi vähäksi aikaa, kun laskeutuja oli kuuman plasman ympäröimänä, mutta GMRT sai sen kuuluviin heti sen jälkeen. Sen jälkeen signaalissa havaittiin muutos, joka kertoi laskuvarjon avautuneen.

Klo 17:59: Signaali on nyt vakaa, kun Schiaparelli laskeutuu alaspäin laskuvarjonsa varassa.

Seuraavaksi jarruvarjo irtoaa n. 1,3 kilometrin korkeudessa, nopeus 240 km/h. Sitten Schiaparelli käynnistää yhdeksän pientä jarrumoottoriaan, korkeus n. 1,1 km ja nopeus n. 250 km/h.

Kaikki tämä on siis tapahtunut jo noin 10 minuuttia sitten, koska signaali Marsista saapuu vasta nyt.

Klo 18:02: Odotamme laskeutumisesta kertovaa signaalia koska tahansa...

Klo 18:03: Schiaparellin jarrurakettien olisi pitänyt hidastaa sen nopeuden noin 2 metrin korkeudella pinnasta nollaan ja laskeutujan olisi pitänyt jäädä hetkeksi leijumaan paikallaan. Sen jälkeen sen olisi pitänyt pudota pinnalle.

Klo 18:04: Signaalia odotetaan yhä...

Klo 18:08: Tämä alkaa olla jo huolestuttavaa. Myös lennonjohdossa ollaan hermostuneita.

Klo 18:09: Signaali on siis intialaisesta radioteleskoopista saatu Schiaparellin radiomajakan lähetys, jossa olevia pieniä muutoksia on tarkkailtu ja niistä on voitu päätellä tapahtumia. Se, että laskeutumista ei ole havaittu signaalissa, ei merkitse suinkaan sitä, että laskeutuminen olisi epäonnistunut. 

Klo 18:11: Intialaiset ovat nähtävästi menettäneet signaalin kokonaan. Tilanne on huolestuttava, mutta ei välttämättä merkitse vielä mitään.

Klo 18:13: Mars Express on myös kuunnellut signaalia lähempää, Marsin kiertoradalta, ja sen lähetys Maahan on parhaillaan käynnissä. Se kertoo, mitä on tapahtunut.

Klo 18:15: Joka tapauksessa Schiaparelli on nyt asettunut horrostilaan akkujen säästämiseksi, joten sen signaali on katkennut, vaikka kaikki olisi sujunut hyvin. Samalla TGO:n jarrutuspoltto jatkuu hyvin ja sen on tarkoitus päättyä klo 18.41.

Klo 18:19: Korjaus: Mars Express oli vasta kääntämässä antenniaan kohti Maata ja alkaa lähetyksensä hetken päästä. Sen nauhoitus on otettu vastaan ja käsitelty noin 1,5 tunnin kuluttua.

Klo 18:22: Signaali kiertoradalle asettuvasta, moottoriaan edelleen käyttävästä TGO:sta on katkennut. Tämä on normaali asia, koska se kulkee radallaan Marsin reunan taakse, planeetan "toiselle puolelle".

Klo 18:26: Lennonjohtaja Paolo Ferri toteaa, että  intialaisteleskoopista tulleen signaalin katkeamisesta ei kannata tehdä vielä mitään johtopäätöksiä. Ennemminkin oli ihmeellistä, että ennen laskeutumista saatiin paljon tietoja.

Klo 17:28: TGO:n moottori on sammunut, mutta varmistusta tälle ei saada ennen kuin hieman alle tunnin kuluttua, kun luotain tulee jälleen esiin Marsin takaa.

Klo 17:32: Mars Express on nyt alkanut lähettää laskeutumisen aikana tallentamaansa signaalia Schiaparellista. Se otetaan vastaan ESAn Cerberoksessa olevalla antennilla ja vastaanoton pitäisi alkaa klo 18:40 Suomen aikaa. 

Klo 18:36: Jos kaikki on sujunut hyvin, on TGO nyt päättänyt rakettimoottorin polttonsa ja sulkenut polttoainejärjestelmänsä varoventtiilit. Moottoria ei enää tämän jälkeen voi käyttää. Se on myös avannut aurinkopaneeleitaan Marsiin saapumisen aikana paikallaan pitäneet lukot ja on kääntämässä 2,2 metriä halkaisijaltaan olevaa antenniaan kohti Maata. Näin se on valmiina ottamaan yhteyttä heti kun se tulee radallaan jälleen näkyviin Maasta Marsin toiselta puolelta.

Klo 18:44: Tänään tapahtuu myös Jupiterissa: Juno tekee lähiohituksen ja monet Nasan Deep Space Networkin antennit on suunnattu kohti Jupiteria. Madridin antenni avustaa ESAa kuuntelemalla myös TGO:ta hetken päästä. 

Klo 18:48: ESAn Cebrerosin maa-asema vahvistaa, että Mars Expressin lähetys on alkanut. Tieto siitä, mitä laskeutumisen aikana oikein tapahtui, saadaan pian!

Klo 18:55: Mars Expressin nauhoittama tiedosto laskeutumisesta on sen kokoinen kuin pitäisi olla, joten tämä on hyvä uutinen. Sen käsittely lennonjohdossa on alkanut.

Klo 18:59: Mieleen tulee Mars Expressin mukana Marsiin lentänyt laskeutuja Beagle 2, joka laskeutui vuonna 2003. Kaikki sujui hyvin aina siihen saakka, kun laskeutuja oli pinnalla: silloin se sammui ennen kuin ennätti ottaa yhteyttä Maahan. Nyt tilanne on hieman erilainen, mutta voi olla, että historia on toistanut itseään...

Klo 19:08: Mitä Schiaparellille on voinut tapahtua? Voi olla, että kaikki on sujunut hyvin, mutta vain intialaisteleskooppi kadotti signaalin. Tai voi olla niin, että laskeutuja on mennyt liian nopeasti horrokseen, joka oli suunniteltu alkamaan vasta hetkeä myöhemmin. Tai sitten laskeutuja on törmännyt Marsin pintaan: joko laskuvarjo ei ole toiminut tai jarrumoottorit eivät ole toimineet. Viimeisin GMST:n saama signaali kertoi laskeutujan olleet mukavasti laskuvarjon alla laskeutumassa alaspäin, mutta sen jälkeen tietoa ei ole.

Mars Expressin nauhoittama lähetys kertoo mitä tapahtui. Siinä ei ole mukana lainkaan telemetriatietoja, mutta signaali sinällään on paljonpuhuva.

Klo 19:19: Tietoja laskeutumistesta saadaan ihan pian...

Klo 19:21: TGO ilmaantuu myös pian jälleen näkyviin. Silloin saadaan vahvistus sille, että ratapoltto on onnistunut (tai ei). Heti yhteyden saamisen jälkeen lennonjohdon lentodynamiikkaryhmä laskee tarkan radan, jolle luotain on päätynyt.

Klo 19:28: Mars Express havaitsi myös Curiosity-laskeutujan matkaa planeetan pinnalle samaan tapaan kuin nyt Schiaparellin laskeutumista. Tuo nauhoite näytti visualisoituna tältä:

Klo 19:31: Yhteyden muodostumista luotaimeen odotetaan aivan päästä, kun TGO on tullut jälleen näkyviin.

Klo 19:35: TGO:n signaali saapui. Kaikki on OK! ... ainakin siis kiertoradalla.

Klo 19:36: ESAlla on nyt kaksi luotainta Marsia kiertävillä radoilla. Ainakin tämä osa lennosta on siis onnistunut tähän saakka erinomaisesti. TGOn signaali on hyvä ja voimakas. Tietoa Schiaparellista odotetaan vielä...

Klo 19:39: Se, että tietoa Schiaparellista ei ole vielä saatu analysoitua kokonaan, ei ole hyvä merkki. Jos kaikki olisi ollut hyvin, tieto olisi jo saatu. Mutta on liian aikaista vielä sanoa, että laskeutuja olisi tuhoutunut.

Klo 19:44: Tunnelma on nyt kuten vuonna 2003, kun Mars Express asettui Marsia kiertämään ja Beagle 2:n kohtalosta odotettiin varmuutta. TGO kiertää Marsia turvallisesti ja se on paljon tärkeämpää kuin laskeutujan onnistuminen. 

Klo 19:53: Telemetriatiedot kertovat, että TGO on erittäin hyvässä kunnossa.

Klo 19:57: Jos Schiaparelli on toiminnassa, sen pitäisi ottaa yhteys Nasan Mars Reconnaissance Orbiteriin noin puolen tunnin päästä. Silloin viimeistään tiedetään onko laskeutuja selvinnyt – tai ainakin toimintakunnossa.

Klo 20:05: Marsin pinnalla oleva Opportunity-kulkija otti kuvan Schiaparellin laskeutumisena aikaan siihen suuntaan. Tuo kuva saadaan Maahan tänään illalla klo 23:07 alkavassa yhteydessä.

Klo 20:07: Uutta kerrottavaa ei todennäköisesti tule kuin vasta noin klo 21:30. Nyt taas siis odotellaan...

Klo 20:16: Lennonjohdosta kerrotaan, että Mars Expressin lähettämä nauhoitus laskeutumisesta ei kerro mitä aivan lopuksi tapahtui. Kaikki ei ole siis mennyt kuten suunniteltiin, ja laskeutuja on joko törmännyt pintaan tai sen lähetys on katkennut jostain muusta syystä. Tieto siitä, onko Schiaparelli ollut yhteydessä MRO-luotaimen kanssa, saadaan tunnin tai parin kuluessa.

Klo 21:32: Lennonjohto vahvistaa, että TGO on hyvällä radalla ja toimii normaalisti. Se vaihdetaan nyt toiseen toimintamoodiin, missä se toimii normaalisti Marsia kiertäessä. Saapumisen aikaan luotain oli tilassa, missä se sieti varsin suuriakin epätavallisia olosuhteita, jotta se radalle asettuminen olisi tapahtunut suunnitellulla tavalla. Nyt se voi "säikähtää" pienemmästäkin, asettua varotilaan ja odottaa ohjeita Maasta, koska se kiertää Marsia turvallisella radalla.

Klo 21:37: Lennojohto: Schiaparellin signaali katkesi jo ennen laskeutumista, joten syy signaalin katkeamiseen ei voi olla iskeytyminen Marsin pintaan. Kaikkia saatuja signaaleita tutkitaan ja todennäköisesti lisätietoja asiasta saadaan vasta huomenna aamulla.

Klo 07:12 (torstaina aamulla): Schiaparellista saadut tiedot viittaavat siihen, että signaali katkesi noin minuuttia ennen laskeutumista. Syy toistaiseksi tuntematon.

Lennonjohdon pöydällä oli hyvää onnea tuottavia maapähkinöitä.

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.

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