Skip to header Skip to main navigation Hyppää pääsisältöön Skip to footer

Main navigation

  • Etusivu
  • Aihealueet
    • Avaruus
    • Tiede
    • Tekniikka
    • Luonto ja ympäristö
    • Terveys ja lääketiede
    • Ihmiset
    • Taide
    • Paikkoja
    • Arvioita
  • Videot ja podcastit
  • Uusimmat jutut listana
  • Jutturuletti
  • Tiedekiinnostavuuskartta
Tiedetuubi

Espoon sienet matkalla avaruuteen

Kuva: EKK - ISS
Kuva: EKK - ISS
Jari Mäkinen

Suomalaistekoinen tutkimuslaite on matkalla kohti kansainvälistä avaruusasemaa. Kyseessä on Espoon kristillisen koulun yläkoululaisten tiede- ja tekniikkakerho ISS:n yhdessä kalifornialaisen Valley Christian Schoolin kanssa tekemä tietokoneohjelmoitu mikrolaboratorio, joka tutkii sienen kasvamista painottomuudessa.

Laite on itse asiassa pienikokoinen robotti, joka robotti istuttaa kokeen alussa pinnan alla olevan letkun kautta sienen itiöitä ja kastelee automaattisesti kasvualustana toimivaa hampputikkua vedellä.

Koelaitteisto viettää avaruusasemalla kuukauden päivät, mutta itse koe kestää puolisentoista viikkoa. Tänä aikana sieni kasvaa ja jo nyt tiedetään, että kuvaa kokeesta lähettävän kameran kuva tulee sumenemaan kokeen edetessä, koska kasvualusta kuivuu kokeen edetessä eli pakenee kamerasta ja linssin fokuksesta.

Laitteisto lähetettiin Espoosta Kaliforniaan helmikuussa, mistä se jatkoi myöhemmin Houstonin kautta Yhdysvaltain itärannikolle Orbital Sciences -yhtiön Cygnus-kapselin sisälle laitettavaksi. Alun perin toukokuuksi suunniteltu laukaisu tapahtui tänään, ja jos kaikki käy suunnitelmien mukaisesti, tuodaan mikrolaboratorio takaisin Maahan Dragon-aluksen kyydissä syksyllä ja se palaa aikanaan myös Suomeen lopullisten tulosten tekemistä varten.

Espoolaisten koululaisryhmässä on kymmenkunta oppilasta ja kaksi opettajaa, joita on mentoroinut mikrobiologian dosentti Kari Steffen Helsingin Yliopistosta.

Sienikasvustojen selviytymistä ja kasvamista on tutkittu runsaasti avaruudessa, koska erilaiset homeet ja sienet kasvavat liiankin helposti aseman sisällä ja saattavat olla vaaraksi. Kyseessä on tiettävästi ensimmäisen opiskelijaryhmän tekemä tutkimus – ja joka tapauksessa ensimmäinen suomalainen tutkimus. Suomalaisia kokeita ei tiettävästi ole aiemmin ollut avaruusasemalla.

Espoolaiset ovat suorittaneet kokeen jo myös Maan päällä ennakkoon. Kyseessä on eksoottisten sienikasvien sijaan avaruusaseman kuivassa ja varsin lämpimässä ympäristössä selviävä suomalainen talvikääpä.


Espoolaiskoulu on ainoa Yhdysvaltain kansallisen maantutkimus- ja avaruustiedeopetuskeskuksen (National Center for Earth and Space Science Education, NCESSE) koululaiskoeohjelmaan osallistuva koulu Euroopasta ja se on päässyt mukaan kalifornialaisen koulun kanssa tekemänsä yhteistyön ansiosta.

Vuonna 2010 aloitettuun ohjelmaan kuuluu 13 koulua ja yli 300 oppilasta ympäri Yhdysvaltain (ja siis myös Suomesta), joille ohjelma tarjoaa mahdollisuuden toteuttaa tieteellisesti tai teknisesti kiinnostavia koejärjestelyitä avaruudessa. Kokeita tehtiin aluksi myös viimeisillä avaruussukkulalennoilla, mutta nyt sukkuloiden siirryttyä eläkkeelle, on kokeita tehty Kansainvälisellä avaruusasemalla.

Washingtonin luona USA:n itärannikolla sijaitsevasta Wallopsin laukaisukeskuksesta matkaan lähtenyt Cygnus-avaruusalus on Orbital Sciences -yhtiön toinen NASAn tilauksesta tekemä huoltolento avaruusasemalle. Suomalaiskoe on vain pieni osa sen kuljettamaa rahtia, mistä suurimman osan vievät aseman huoltotarpeet - vaatteet, laitteet ja ruoka. Lisäksi mukana on myöhemmin avaruuteen vapautettavia minisatelliitteja sekä muun muassa Havaijin tyttöpartiolaisten toteuttama kasvinkasvatuskoe.

Alus saapuu avaruusasemalle suunnitelman mukaan 16. heinäkuuta.

Otsikkokuva: EEK:n ISS-ryhmä

Herschel ratkaisi meteoriittien arvoituksen

Markus Hotakainen

Maahan syöksyvissä meteoriiteissa on todettu olevan monien muiden alkuaineiden ja yhdisteiden ohella berylliumin isotooppia, jota niissä ei pitäisi olla. Tai ei sitä enää olekaan, sillä beryllium-10 hajoaa nopeasti muiksi alkuaineiksi.

Näistä hajoamistuotteista on kuitenkin voitu päätellä, että meteoriittien kiviaineksen tiivistyessä kauan sitten berylliumia on ollut tarjolla. Ongelmana on se, että isotooppia ei synny tähtien sisuksissa myllertävissä fuusioreaktioissa eikä myöskään supernovien tulipätseissä.

Beryllium-10 vaatii syntyäkseen hyvin energisten hiukkasten törmäyksiä esimerkiksi happiatomien kanssa. Voisiko sen muinainen esiintyminen kertoa jotakin Auringon nuoruudesta? Infrapuna-alueella toimineen Herschel-avaruusteleskoopin projektitutkijan Göran Pilbrattin mukaan voi: "Tekemällä Herschelillä havaintoja tähtien syntyalueista olemme saaneet tietoa paitsi kaukaisista kohteista myös viitteitä oman Aurinkokuntamme menneisyydestä."

Auringonkaltaisten tähtien varhaisissa kehitysvaiheissa niistä puhaltava tähtituuli on hyvin voimakas ja voi selittää myös berylliumin esiintymisen. Todisteet ovat epäsuoria, mutta varsin vankkoja. Orionin tähdistön suunnassa sijaitsevalla tähtien syntyalueella OMC2 FIR4 on havaittu hiilen, hapen ja typen runsauksissa outo epäsuhta: siellä on liikaa typpeä.

Tähtienvälisten pilvien yleisin alkuaine on vety, joka ionisoituu helposti kosmisen säteilyn pommituksessa. Vetyionit eli protonit voivat muodostaa muiden atomien kanssa raskaampia alkuaineita, kuten happea, hiiltä ja typpeä. Niiden määrät ovat vähäisiä, mutta silti havaittavia.

Yleensä typpi hajoaa nopeasti, jolloin hiilen ja hapen määrä kasvaa siihen verrattuna. Havaittu typen ylimäärä voisi selittyä sillä, että osa hapesta ja hiilestä "jäätyy" pilven pölyhiukkasten pinnalle, jolloin niitä ei voi havaita. Tässä tapauksessa pilven lämpötila on kuitenkin niin korkea, ainoastaan 200 astetta pakkasen puolella, että jäätymistä ei voi tapahtua.

Tutkimusta johtaneen Cecilia Ceccarellin mukaan selitys on tyystin toinen: "Todennäköisin syy on hyvin energisistä hiukkasista koostuva tähtituuli, joka puhaltaa pilven sisällä syntyvistä tähdistä. Voimakas tähtituuli hajottaa typen lisäksi myös hiiltä ja happea, jolloin niiden runsaudet pysyvät lähempänä toisiaan."

Tutkijoiden mukaan samanlainen voimakas tähtituuli voisi selittää myös beryllium-10-isotoopin esiintymisen Aurinkokunnassa sen syntyvaiheissa. Auringollakin on siis ollut hurja nuoruus.

 

Pienkappaletutkijat koolla Helsingissä

Kaksoisasteroidi 90 Antiope
Kaksoisasteroidi 90 Antiope
Toimitus

Komeettatutkimuksen komeetat ja asteroidien asiantuntijat parveilevat Helsingissä tällä viikolla: viitisensataa aurinkokunnan pienkappaleiden tutkijaa 44 maasta on kokoontunut tällä viikolla Helsinkiin alan suurimpaan konferenssiin.

Nimekkäimpiin puhujiin kuuluvat ensimmäisen rengassysteemin asteroidin ympäriltä löytänyt ranskalainen Bruno Sicardy, asteroidin luo ja takaisin sieltä näytteitä tuoneen Hayabusa-luotaimen japanilaisryhmän johtaja Makoto Yoshikava sekä ruotsalainen Anders Johansen, joka hiljan kohahdutti tiedemaailmaa pyörreteorialla.

Pyörreteoria selittää, miten aurinkokunnan alkuaikojen pölykiekoissa saattoi syntyä massakeskittymiä, joista planeetat sitten saivat alkunsa.

Kuinka taivaankappale hajotetaan?

ACM- eli Asteroids Comets Meteors -konferensseissa komeettojen liikkeitä koskeva perustutkimus kohtaa käytännön sovellukset, joiden päämääränä on estää taivaankappaleiden törmäykset Maahan.

"Kuuma kysymys tässä on pienkappaleen rakenne", sanoo Karri Muinonen, Helsingin yliopiston tähtitieteen professori ja konferenssin tieteellinen pääjärjestäjä.

"Onko se rakentunut hiekkasäkkimäisesti useista palasista, jolloin pienikin tuuppaus voi rikkoa kappaleen muodon ja sinkauttaa siitä osan ulos? Vai onko kyse kivimonoliitista, jonka hajottaminen vaatii järeämpiä keinoja?"

Uutena teemana pienplaneettayhteisöön on tullut kaivostoiminta. Vielä tällä vuosisadalla saattaa käydä kannattavaksi louhia asteroideista esimerkiksi harvinaisia maametalleja, joita käytetään pieninä pitoisuuksina esimerkiksi vahvoissa magneeteissa ja tietokoneiden näytöissä. Kallisarvoisten aineiden louhinta tekisi kalliista lennoista kannattavia.

Alkuvaiheessa metalleja arvokkaammaksi löydöksi kelpaa kuitenkin paljon arkisempi aine ‒ vesi.

"Vesi on painavaa lähettää avaruuteen ja lisäpaino maksaa tuhansia dollareita kilolta", konferenssijärjestäjä ja tähtitieteen tutkija Mikael Granvik sanoo.

Tutkimusrobotit ja avaruusalukset pystynevät tulevaisuudessa valmistamaan asteroidien vedestä polttoainetta.

"Asteroidin vesi voidaan höyrystää lämmittämällä, ja edelleen hajottaa hapeksi ja vedyksi aurinkokennojen tuottaman sähkön avulla. Siinä ovat polttoaineet valmiina."

Nimet juontuvat kaukoputkikaudelle

Konferenssin nimeenkin sisältyvien taivaankappaleiden, asteroidin ja komeetan, erottelu on hieman keinotekoista. Määritelmät juontavat historiaan, aikaan jolloin taivasta voitiin tutkia vain kaukoputkella. Asteroidi näyttäytyi kaukoputkessa pistemäisenä, komeetta utuisena tai pyrstökkäänä.

Professori Muinonen korostaakin, että konferenssin keskeinen arvo on saada asteroidi-, komeetta- ja meteoritutkimusyhteisöt koottua samaan paikkaan.

Konfrenssin alussa julkistettiin Kuolan niemimaalta löytynyt harvinainen meteoriittilöytö, josta kerroimme jo tiistaina.

Teksti perustuu Helsingin yliopiston tiedotteeseen.

Kasvihuonekaasusatelliitti pääsi matkaan

OCO-2
OCO-2
Jari Mäkinen

Ilmakehän hiilidioksidia mittaava Nasan OCO-2 (Orbiting Carbon Observatory 2) -satelliiti laukaistiin tänään puoleltapäivin Suomen aikaa onnistuneesti avaruuteen. Laukaisua lykättiin vuorokaudella maanantaista laukaisualustan pienen toiminahäiriön vuoksi, mutta tänään uudella yrittämällä satelliittia kuljettanut Delta II kantoraketti nousi matkaan ilman ongelmia. Laukaisu tapahtui Kaliforniasta Vandenbergin rakettitukikohdasta.

OCO-2 on suomalaisittainkin hyvin kiinnostava satelliitti, koska Ilmatieteen laitos osallistuu satelliitin tekemien havaintojen laadun varmistamiseen ja parantamiseen Sodankylässä tehtävien hiilidioksidimittausten avulla. Sodankylä on valittu yhdeksi hankkeen tärkeimmäksi maanpintareferenssiasemaksi, sillä Lapin ilmatieteellisen tutkimuskeskuksen FTS-mittalaite (Fourier Transform Spectrometer) pystyy takaamaan OCO-2:n mittausten tarkkuuden etenkin pohjoisilla alueilla. Sodankylän FTS-mittaukset aloitettiin vuonna 2009 ja niitä on jo aiemmin käytetty japanilaisen GOSAT- satelliitin laadun parantamiseen. Sodankylässä on myös kehitetty viime aikoina ns. AirCore -mittaussysteemiä, jolla saadaan kasvihuonekaasujen tarkkoja korkeusprofiileja. Näitä käytetään myös OCO-2-satelliittihavaintojen tulkinnan parantamiseen.

Kasvihuonekaasujen kaukokartoitus- ja luotaushavaintojen lisäksi maanpinnalta ilmapitoisuuksia monitoroidaan jatkuvatoimisesti eurooppalaisessa Integrated Carbon Observing System (ICOS) mittausverkossa, johon Suomesta kuuluu viisi asemaa mukaan lukien Sodankylä ja Pallas.

OCO-2 on osa viiden satelliitin rypästä

Amerikkalaisen Orbital Sciences -yhtiön rakentama, laukaisun aikaan 450 kiloa massaltaan ollut ja kooltaan noin kaksi metriä pitkä sekä metrin leveä OCO-2 -satelliitti laukaistiin 705 kilometrin korkeuteen maapallon napojen kautta kulkevalle radalle.

Se on osa  ns. A-juna -konstellaatiossa (ks. kuva yllä), mihin tulee kuulumaan kaikkiaan viisi muuta satelliittia. Satelliitit lentävät samalla radalla vain joidenkin minuuttien päässä toisistaan, jolloin ne voivat tutkia samoja alueita allaan kaikkiaan 15 erilaisella mittalaitteella. Eräs satelliiteista on vuonna 2004 laukaistu Aura, missä on hollantilais-suomalaisena yhteistyönä tehty otsonimittauslaite OMI (Ozone Monitoring Instrument). OCO-2 on nimessään olevasta kakkosesta huolimatta ensimmäinen vastaava satelliitti avaruudessa, sillä alkuperäisen OCO-satelliitin laukaisu epäonnistui vuonna 2009.

Tiedoista apua myös ilmastonmuutostutkimuksessa

Ilmatieteen laitos tulee myös osallistumaan OCO-2 -mittausten hyödyntämiseen ilmastotutkimuksessa. Ilmakehän pitoisuushavaintoja käytetään globaaleissa mallisimulaatioissa, joissa arvioidaan hiilidioksidin lähteiden ja nielujen suuruutta ja sijaintia. Hiilidioksidin lähteiden ja nielujen ymmärtämiseen liittyy vielä epävarmuuksia, joihin uudet mittaukset tuovat lisätietoja.  Ilmakehän hiilidioksidipitoisuudet ovat kasvaneet jatkuvasti teollistumisesta lähtien. Kasvihuonekaasujen määrän lisääntyminen vaikuttaa ilmastoon ja aiheuttaa sen lämpenemistä. OCO-2-satelliitti tulee mittaamaan hiilidioksidin määrää ilmakehässä kattaen maantieteellisesti koko maapallon.  Mittaustietoa käytetään selvitettäessä hiilidioksidin lähteitä ja nieluja maapallolla, jotta voidaan paremmin ennustaa ilmastonmuutoksen etenemistä ja vaikutuksia.

Teksti perustuu Ilmatieteen laitoksen 24.6.2014 julkaisemaan tiedotteeseen.

Video OCO-2:n laukaisusta:

Avaruuskivi löytyi Kuolasta

Kuolan metsätieltä löytynyt 120 gramman painoinen meteoriitti. Kuva: Esko Lyytinen
Kuolan metsätieltä löytynyt 120 gramman painoinen meteoriitti. Kuva: Esko Lyytinen
Toimitus

Pohjois-Suomessa havaittiin 19. huhtikuuta Kuolan niemimaan yllä lentänyt suuri tulipallo. Ursan tulipallotyöryhmän havainnot ja putoamisalueen tarkka laskenta johtivat tutkijat meteoriitin jäljille. Kuolan niemimaan ensimmäisen meteoriitin löytyminen julkistettiin 1.7. klo 11 kansainvälisessä Asteroids, Comets and Meteors -kokouksessa Helsingissä. Meteoriitti on nimetty löytöpaikan läheisen joen mukaan Annamaksi.

Sydänyön taivaalla kiitänyt kirkas tulipallo havaittiin Venäjällä, Suomessa ja Norjassa. Suomessa ilmiö näkyi ensisijaisesti Lapissa, ja siitä raportoitiin 40 havaintoa Ursan havaintopalvelu Taivaanvahtiin.

Kohde näytti sadan kilometrin etäisyydeltä nähtynä huomattavasti kirkkaammalta kuin täysikuu. Muurmanskin alueella ilmiö saatiin myös videoitua.

Ursan tulipallotyöryhmän matemaatikko Esko Lyytinen onnistui laskemaan meteoriitin tarkan putoamispaikan. Häntä avustivat laskennoissa Jarmo Moilanen ja Steiner Midtskogen.

Laskelmat perustuivat työryhmän Asko Aikkilan (Kuusamo), Aki Taavitsaisen (Mikkeli) ja Pekka Kokon (Muhos) kameroiden havaintoihin. Myös Muurmanskin suunnalla kuvattua autovideota käytettiin radanmäärityksessä.

Avaruudessa vaeltaneen kappaleen kooksi arvioitiin aluksi noin 100 kiloa, mutta mallinnuksen edetessä kappale varmistui yhä kookkaammaksi.

"Alkoi näyttää siltä, että Kuolan yllä maapalloon osui peräti 500 kilon eli puolen tonnin meteoroidi", Esko Lyytinen kertoo. "Suuri osa siitä tuhoutui ilmakehässä ja kappale hajosi lentoradan varrella. Oli selvää, että muutaman pääkappaleen lisäksi maanpinnalle oli päätynyt paljon pikkupalasia."

Putoamispaikaksi tarkentui kapea alue sata kilometriä Muurmanskista länteen Venäjän ja Norjan rajan tuntumassa lähellä Petsamoa.

Ursan tulipallotyöryhmän jäsenet, tutkijat Tomas Kohout Helsingin yliopiston fysiikan laitokselta sekä Maria Gritsevich Geodeettiselta laitokselta organisoivat etsintäretken putoamisalueelle yhdessä Venäjän Uralin federaatioyliopiston tutkijoiden kanssa.

Viisipäiväinen tutkimusmatka Kuolaan tehtiin toukokuun lopulla. Etsintäryhmässä mukana ollut venäläinen tähtiharrastaja Nikolai Kruglikov havaitsi ensimmäisen, 120 grammaa painaneen avaruuskiven metsätiellä. Kyseessä on ensimmäinen meteoriitti, joka on löytynyt Kuolan niemimaalta.

"Olimme tehneet etsintöjä kymmenen tuntia päivässä. Toisen päivän lopulla olin aivan uuvuksissa, ja ehdotin että ajamme etsintäalueen toiseen päähän", Tomas Kohout muistelee. "Menomatkalla Aurinko paistoi suoraan silmiin, emmekä nähneet tiellä mitään, mutta paluumatkalla tilanne oli toinen."

Kruglikov pysäytti auton ja meni katsomaan tiellä näkemäänsä kohdetta. "Yhtäkkiä hän alkoi tanssia ja huutaa. En ollut ensin uskoa todeksi löytöä, mutta sitten tarkistin kiven koostumuksen mittalaitteistolla", Kohout kertoo. "Sen ympärillä oli tuore sulamiskuori ja koostumus kertoi uudesta maapallolle pudonneesta meteoriitista."

Toinen 48 grammaa painanut kivi löytyi seuraavana päivänä. Annaman meteoriitin kappaleita on pudonnut alueelle todennäköisesti vielä lisää, mutta pääosin suoalueista koostuva pusikkoinen metsämaasto vaikeuttaa etsintää.

Löydetyt meteoriitit ovat paljastuneet laboratoriotutkimuksissa yleisiksi kondriittityypin kivimeteoriiteiksi. Gritsevich ja Kohout mittasivat niiden tiheyden ja huokoisuuden Helsingin yliopistolla. Kaiken kaikkiaan maastoon uskotaan pudonneen kymmeniä kiloja meteoriittimateriaalia.

"Kuolan tulipallo on harvinaisuus: se on yksi vain 22 tapauksesta, joissa on ollut mahdollista määrittää pudonneen avaruuskiven rata aurinkokunnassa ennen sen törmäystä Maan ilmakehään", Maria Gritsevich toteaa. "Tieto siitä, mistä meteoriitti on peräisin, auttaa ymmärtämään paremmin aurinkokunnan muodostumista ja kehitystä."

Suomen alueelta on löytynyt meteoriitteja viimeksi vuonna 1974. Tällöin Orimattilan Mallusjoelta löytyi alle kaksikiloinen kivimeteoriitti kaivon kaivamisen yhteydessä.

Tulipallot ovat poikkeuksellisen kirkkaita tähdenlentoja, jotka aiheutuvat meteoroidin eli avaruudesta peräisin olevan, asteroidia pienemmän kappaleen syöksyessä Maan ilmakehään. Toisinaan kappaleesta saattaa selvitä materiaalia myös Maan pinnalle saakka. Pudonneita kappaleita kutsutaan meteoriiteiksi. Ne ovat yleensä kiveä, mutta pieni osa meteoriiteista on raudan ja nikkelin sekoitusta.

Teksti on 1.7. julkaistusta Ursan lehdistötiedotteesta.

Vuosikymmen Saturnuksen luona

Cassini saapuu Saturnukseen
Cassini saapuu Saturnukseen
Aurinko Saturnuksen takana
Jari Mäkinen

Nasan avaruusluotain Cassini ja sen kylkeen kiinnitetty eurooppalainen Huygens -laskeutuja saapuivat perille Saturnuksen luokse heinäkuun 1. päivänä vuonna 2004. Cassinin päämoottori ärähti käymään klo 05:48 aamulla Suomen aikaa ja kaksikko asettuivat kiertämään rengasplaneettaa.

Takana oli seitsemän vuotta kestänyt lento ja edessä nelivuotinen tournee Saturnuksen ympärillä. Neljä vuotta meni tosin nopeasti ja nyt takana on jo kymmenen vuotta huimaa tutkimusmatkaa. Cassini on edelleen toiminnassa, eikä lennolle näy vielä loppua.

Viimeinen jättiläinen

Vierailin kesällä 1996 Jet Propulsion Laboratoryssä, Nasan planeettalennoista vastaavassa keskuksessa. Tuolloin huomio oli kuitenkin Marsissa, sillä Mars Pathfinder oli juuri laskeutunut punaiselle planeetalle ja lähettänyt sieltä ensimmäisiä kuvia sitten 70-luvun Vikingien. Mars Pathfinder oli silloisen Nasan johtajan Daniel Goldinin uuden politiikan ensimmäinen edustaja: se oli nopeammin tehty, pienempi ja aikaisempia huomattavasti edullisempi luotain. Pathfinder viitoitti tietä tulevaisuuteen ja julisti vanhan ajan loppua: aikaisemmin suuri osa luotaimista oli mutkikkaita ja kalliita, ne lensivät pitkään avaruudessa ja niihin oli kasattu mukaan mahdollisiman monta erilaista tutkimuslaitetta - ne olivat monitieteellisiä observatorioita, joiden suunnitteluun, rakentamiseen ja testaamiseen jo ennen avaruuteen laukaisua kului helposti vuosikymmen.

Samalla kun Pathfinderin nuoret tutkijat iloitsivat onnistumisestaan, suuren ja kalliin saturnusluotain Cassinin projektipäällikkö Charles Kolhase varautui jo jäämään eläkkeelle. JPL:n erään legendan takana oli pitkä historia monien erilaisten luotaimien parissa 60-luvulta alkaen, mutta kuten aina, oli viimeisin projekti hänen lempilapsensa.

"Tämä on viimeinen suuri avaruusluotain", totesi Kolhase JPL:n puhdastilassa, missä kävimme luotainta katsomassa, "ainakin se on viimeinen sellainen pitkään aikaan. Syynä tähän ei ollut vain uusi politiikka, vaan myös käytännön syyt, sillä kun Saturnukseen kerran mennään, niin sinne kannattaa lähettää kerralla isompi alus, minkä lisäksi pitkään matkaan tarvitaan kookas alus."

Uusi tekniikka on hieman muuttanut tätä näkemystä, mutta Cassinin suunnittelun aikaan ei nykyelektroniikka ollut kuin haavetta vain. Nyt 2010-luvun puolivälissä on edelleen todennäköistä, ettei Cassinin tapaisia luotaimia ole tulossa vähään aikaan edelleenkään – nyt tosin suurin syy on budjettien pienuudet.

Cassinin juuret ovat 80-luvun puolivälissä, jolloin kolmen luotaimen Saturnuksen ohilennot olivat vielä tuoreessa muistissa. Pioneer 11 sekä Voyagerit 1 ja 2 suhahtivat planeetan ohitse vajaan vuoden välein vuosien 1979 ja 1981 välissä, minkä seurauksena tutkijoilla oli suuri into lähteä tutkimaan Saturnusta paremmin. Se oli myös seuraava looginen etappi, sillä Jupiterin lähteväksi oli jo tekeillä Galileo, Venusta tutkimaan oli tekeillä tehokas tutkaluotain ja Marsia varten oli omat suunnitelmansa.

"Cassinin tarina alkoi vuonna 1986 Grazissa, Itävallassa, pidetyssä kokouksessa. Meitä oli amerikkalaisia ja eurooppalaisia, ja päätimme ehdottaa amerikkalaiseurooppalaiseksi yhteisluotaimeksi projektia nimeltä 'Saturnuksen kiertolainen ja Titanin sondaaja', eli aika pitkälti kyse oli toteutuneesta luotaimesta. Hyvin nopeasti pääsimme työnjakoon, jossa Nasa tekisi emoaluksen ja eurooppalaiset Titanin laskeutujan."

Kyse on tosiaankin nykyisiin luotaimiin verrattuna suuresta aluksesta: laukaisun aikaan kokonaisuus painoi lähes kuusi tonnia, mistä laskeutujan massa oli 320 kiloa ja itse Cassinin massa oli noin 5,3 tonnia. Cassinin lähtöpainosta 3,1 tonnia oli polttoainetta, jota tarvittiin Saturnuksen kiertoradalle asettumiseen ja ratamuutoksiin niin planeettojenvälisen lennon aikana kuin Saturnuksen ympärilläkin. Puhdastilassa seisoessaan kullanväriseen lämpösuojaan kääritty alus kohosi kannattimensa päällä noin kymmenen metrin korkeuteen ja sen huipulla hohtava valkoinen antenni oli neljä metriä halkaisijaltaan.

"Siinä on 12 kilometriä johtoa ja 20 000 sähköliitosta", totesi Kolhase ja siirsi sivummalle Italian lipulla varustettua laatikkoa. 3,4 miljardia dollaria maksaneen luotaimen antenni on italialainen.

Mutkikas matka rengasmaailmaan

Kaliforniasta Cassini sai kyydin lentokoneella Kennedyn avaruuskeskukseen, mistä se ammuttiin suuren huudon säestyksellä matkaan 15. lokakuuta 1997. Suuri huuto johtui siitä, että luotaimen sähkönlähteinä on kolme ydinparistoa, ja Cassinin laukaisua vastaan oli järjestetty useita mielenosoituksia. Jopa oikeus pohti laukaisun laillisuutta, mutta antoi luvan luotaimen lähettämiseen. Alun perin 13. päiväksi suunniteltua laukaisua jouduttiin lykkäämään kahdella vuorokaudella kovien tuulien vuoksi, mutta viimein suuri Titan IV/B ja sen ylemmäksi vaiheeksi asennettu Centaur pääsivät toimeen ja lähettivät Cassinin hienosti matkaan.

Ensi alkuun Cassini suunnisti ulkoaurinkokunnan sijaan kohti Venusta, jolta se anasti hieman vauhtia gravitaatiolinkoamisen avulla keväällä 1998. Sen jälkeen se ohitti Venuksen toistamiseen kesällä 1999 ja vielä Maan paria kuukautta myöhemmin, ennen kuin sillä oli tarpeeksi vauhtia nousta ylemmäs aurinkokunnassa. Joulukuun lopussa vuonna 2000 Cassini ohitti vielä Jupiterin, joka tuuppasi sitä osaltaan kohti seuraavaa planeettaa, määränpää Saturnusta.

Perille Saturnukseen Cassini saapui 1.7.2004. Luotain lähestyi Saturnusta sen rengastasojen alapuolelta, käänsi lautasmaisen suurtehoantenninsa eteenpäin kilveksi pölyhiukkasten iskeytymistä vastaan, kun se kulki ensin rengastason läpi klo 05:03 Suomen aikaa F- ja G-renkaiden välisestä aukosta. Noin 25 minuuttia myöhemmin, klo 05:36 Suomen aikaa, luotain käynnisti toisen kahdesta päämoottoristaan ja piti sen käynnissä 96,4 minuuttia päästäkseen Saturnusta kiertävälle radalle.

"Se oli upea tunne", kertoi Cassinin silloinen päätutkija Dennis Matson noin kolmen viikon päästä tapahtumista Pariisissa pidetyssä avaruuskokouksessa.

"Seurasimme tapahtumia Cassinin lähettämän kantoaallon doppler-siirtymän avulla ja kun signaali näytti polton alkaneen, niin en voi kuvatakaan kuinka iloisia olimme. Lennolla on oikeastaan ollut kaksi näin tärkeää hetkeä, laukaisu ja Saturnukseen saapuminen, ja kaikki on sujunut erinomaisesti!"

Cassini lensi siis renkaiden läpi ja oli lähimmillään vain noin 19 000 kilometrin etäisyydellä Saturnuksen pilvien päällä. Saapuminen rengasplaneettaa kiertämään oli erinomainen tilaisuus monien havaintojen tekemiseen: luotain mittasi sähkö- ja magneettikenttää, otti kuvia renkaista ja niiden ympäristöstä, sekä lähetti tietonsa mahdollisimman pian Maahan. Tarkimmat ja parhaimmat kuvat rengassysteemistä tehtiin kun luotain lensi vain muutamia tuhansia kilometrejä niiden yläpuolella.

Aurinko Saturnuksen takana

Renkaat - uusiutuva luonnonvara?

Cassini kuvasi renkaita vain mustavalkokuvina, jotta se ennätti ottamaan useampia kuvia. Näistä näkyvän valon alueella otetuista kuvista ei suoranaisesti löytynyt mitään uutta, vaan ainoastaan ne näyttivät konkreettisesti sen, miten renkaiden oletettiinkin käyttäytyvän, kuinka kuut muovaavat niitä ja miten yksittäisen renkaat sekoittuvat toisiin muodostaen kauniita aaltomaisia kuvioita.

"Olen tutkinut Saturnuksen renkaita 14 vuoden ajan, enkä uskonut enää yllättyväni mistään, mutta nämä kuvat ovat niin tarkkoja ja teräviä, että niiden näkeminen on hurjaa", selitti Cassinin kameran kuvien tutkimusryhmän johtaja Carolyn Porco heti kuvien saapumisen jälkeen.

Renkaiden ultraviolettikuvia tutkinut Coloradon yliopiston Larry Esposito esitti innoissaan Pariisin kokouksessa tuoreita värillisiä kuvia renkaista. Niissä värit edustavat eri ultravioletin taajuuksia, joten värit eivät ole luonnollisia, mutta antavat hyvän kuvan renkaiden olemuksesta. "Kuvat ovat ihmeellisiä, lähes psykedeelisiä, täynnä värejä. Luonnollisestikin laitoimme värit itse näyttääksemme vesijään sijainnin, mutta olimme yllättyneitä kuinka paljon renkaissa on variaatioita jo pelkästään tässä suhteessa."

"Renkaissa on eri ikäisiä ja koostumukseltaan erilaisia kappaleita, ja ne ovat keskittyneet eri osiin rengasta", kertoi Esposito ja selitti tarkemmin: "vesijäätä pääasiallisesti sisältävät kappaleet ovat renkaiden ulko-osissa ja raskaampia aineita sisältävät sisempänä. Samoin kappaleet, joista renkaat muodostuvat, muuttuvat etäisyyden mukaan pienemmiksi, eli suuremmat kappaleet ovat sisempänä." Uusien havaintojen mukaan renkaat muodostuvat pääosin hyvin hienojakoisesta aineesta, kuin puuterimaisesta lumesta, suurempirakeisiin kappaleisiin, jotka vastaavat paakkuuntunutta riisipuuroa. Lisäksi mukana on siellä täällä muutamia suurempia kappaleita.

Esposito arvelee, että renkaat ovat keskimäärin varsin nuorta ainetta, koska ne ovat jatkuvassa syntymän ja tuhoutumisen kierteessä. "Suuremmat kappaleet törmäilevät toisiinsa ja murskaantuvat pienemmiksi. Pienemmät kappaleet nousevat renkaissa kauemmaksi planeetasta, joten renkaat pyrkivät laajenemaan, mutta samalla magneettikenttä kaitsii laajenemista. Kyse on jauhautumisesta sekä magneettikentän ja renkaiden välisestä taistelusta."

Vaikka lähiohituksen aikana renkaista saatiin paljon kauniita ja yksityiskohtaisia kuvia, on enemmän tietoa luvassa vasta myöhemmin. "Tulemme seuraamaan erityisen tarkasti F-rengasta ja mitä kaikkea siinä tapahtuu", kertoo Esposito ja huomauttaa, että kiinnostavimmat havainnot olivat vasta tulossa. "Tähdenpeitot ovat erittäin hyviä tapoja renkaiden tutkimiseen ja niitä on tulossa paljon." Niin on tullutkin: renkaat ovat paljastuneet aktiivisiksi ja dynaamisiksi rakenteiksi, jotka käyttäytyvät vähän kuin muodostumassa oleva planeettakunta.

Renkaiden olemuksen lisäksi Cassini on kuvannut tarkasti Saturnuksen pohjoisnavalla olevaa outoa kulmikasta myrskykeskusta ja löytänyt hurrikaaneja molemmista napa-alueista. Saturnuksessa oli myös kummallinen suuri myrskyalue vuosina 2010-2011, ja Cassini pääsi tutkimaan sitä aitiopaikalta.

Yllättävä kuukatras

Renkaiden lisäksi toinen Saturnuksen herkku on Titan, planeetan kokoinen kuu, jota peittoaa kaasukehä. Cassinin mukana Saturnukseen ratsastanut eurooppalainen Huygens laskeutui Titaniin 14. tammikuuta 2005, ja paljasti todella omalaatuisen maailman – jo pelkkä laskeutuminen Titaniin olisi jo sinällään ollut lennon väärti!

Sen jälkeen Cassini on luonnollisesti tutkinut Titania runsaasti: se on Maan kaltainen, jatkuvasti muuttuva maailma, missä on jokia, sadetta, järviä ja meriä. Siitä voisi kirjoittaa niin paljon, että se kannattaa jättää toiseen kertaan...

Myös muut kuut ovat yllättäneet. Etenkin aktiivinen, jäisiä kaasusuihkuja avaruuteen puhaltava Enceladus ja kaksinaamainen mustavalkoinen Iapetus osoittautuivat lähes kokonaan odotettua omituisemmiksi.

Alkuperäiseen, nelivuotiseksi suunniteltuun kiertokäyntiin Saturnuksen ympärillä kuului 76 eri kiertorataa ja 45 Titan-kuun ohilentoa. Nyt kuiden ohilentoja on tehty kaikkiaan 132 ja kiertorataa on muutettu jopa 291 kertaa.

Jo ennen laukaisua oltiin varsin luottavaisia siihen, että Cassini jatkaa työtään neljän vuoden jälkeenkin. "Silloinhan se on kuin vanha auto, joka tarvitsee vain vähän bensaa toimiakseen", vertasi Kolhase luotaimen kustannuksia tuolloin. Tuskin kukaan kuitenkaan uskalsi edes toivoa sitä, että Cassini olisi näin hyvässä kunnossa vielä 10 vuoden jälkeen.

Lentoa jatkettiin virallisesti kesällä 2008 ja uudelleen vuonna 2010. Nyt suunnitelmissa on tehdä luotaimella yhä uskaliaampia renkaiden ohilentoja ja ohjata luotain syöksymään Saturnukseen vuonna 2017. Silloin sen polttoaine alkaa viimeistään olla jo niin lopussa, että loppu olisi lähellä joka tapauksessa.

Nasan mukaan kymmenen Saturnuksessa vietetyn vuoden aikana Cassini on kerännyt 514 gigabittiä tietoa, ottanut 332000 kuvaa ja löytänyt seitsemän uutta kuuta. Tutkijat 26 eri maasta ovat julkaisseet yli 3000 tieteellistä julkaisua Cassinin tulosten pohjalta ja lisää tulee koko ajan.

Cassini ja Huygens

Cassini- ja Huygens-alukset on nimetty kahden Saturnusta tutkineen tähtitieteilijän mukaan.

1600 -luvulle saakka Saturnus oli vain valopiste taivaalla ja samalla tunnetun aurinkokunnan uloin planeetta. Kun Galileo Galilei suuntasi noin vuonna 1610 kaukoputkensa taivaalle, hän havaitsi heti Saturnuksen erilaisuuden muihin planeettoihin verrattuna. Saturnuksella oli ikään kuin korvat - olivatko ne oikeat ulokkeet vai kaksi kuuta, sitä ei Galilei pystynyt havaitsemaan. Sen sijaan hollantilainen Christiaan Huygens keksi vuonna 1655, että nimenomaan suuret renkaat tekevät Saturnuksesta pienellä kaukoputkella katsottaessa hieman erikoisen näköisen. Planeetalla on ympärillään renkaat , jotka näkyvät kahtena kuuna tai korvina planeetan molemmilla puolilla.  Renkaiden olemuksen keksimisen lisäksi Huygens löysi Saturnuksen suurimman kuun, Titanin.

Pariisin tähtitornin johtaja Jean-Dominique Cassini pani 1600-luvun loppupuolella paremmaksi. Suuremmilla havaintolaitteillaan hän huomasi vuonna 1675 renkaiden koostuvan ainakin kahdesta osasta ja hän löysi lisäksi useita Saturnuksen kuita.

Rengasplaneetta Saturnus

Saturnus on tyypillinen uloimman aurinkokunnan kaasuplaneetta. Siksi sillä ei ole lainkaan kunnollista pintaa, vaan Saturnusta katsoessa näemme planeetan ilmakehän pilvikerroksen. Tuo pilviverho on Jupiterista poiketen varsin vaisu, sillä siinä ei näy edes luotainkuvissa muuta kuin heikkoja vöitä ja raitoja, sekä jokunen pieni pilkkumainen pyörremyrsky. Tuuli puhaltaa Saturnuksen päiväntasaajalla jopa 500 metrin sekuntinopeudella.

Kaasuplaneettojen tapaan Saturnus on varsin harva, sillä vaikka sen sisälle mahtuisi yli 700 maapalloa, on sen massa kuitenkin vain 95 Maan massaa. Lämpötila Saturnuksen ilmakehässä on matalimmillaan -179°C.

Renkaat ovat luonnollisesti huomiota herättävin Saturnuksen osa, vaikka ne painavat vain noin kymmenesmiljoonasosan koko planeetan massasta; jos kaikki renkaissa oleva aine kerättäisiin yhteen kasaan, saisimme kokoon 500 km läpimitaltaan olevan jääpallon. Tämä ei ole paljon, sillä itse Saturnuksen läpimitta on 109 400 km ja renkaat itsessäänkin ovat 70000 km leveät. Paksuutta renkailla on kuitenkin vain noin parisataa metriä, minkä vuoksi niitä ei voi havaita lainkaan silloin, kun ne osoittavat suoraan Maahan. Renkaat koostuvat lukemattomista pienistä jääkimpaleista, joiden koko vaihtelee tyypillisesti senttimetrin ja millimetrin välillä, vaikkakin joukossa on myös auton ja jopa parin kilometrin kokoisia suurempia kappaleita.

Titan puolestaan on monessa suhteessa kuin ammoinen maapallo, tai niin ainakin uskotaan. Kooltaanhan tämä kuu on itse asiassa lähes planeettaluokkaa, sillä se on läpimitaltaan 5150 kilometriä. Titanin tunnuspiirre on metaani, vaikka sitä on vain noin 1% kaasukehästä - loput 99% on typpeä. Tuo vähä metaani muuttuu koko ajan auringon säteilyn vuoksi typeksi ja vedyksi, joka karkaa kuitenkin avaruuteen. Typpi puolestaan jää ilmakehään ja muodostaa metaanin kanssa monimutkaisempia yhdisteitä, joista osa valuu kuun pinnalle aivan samaan tapaan, kuin tapahtui ammoin maapallolla. Kylmyyden vuoksi pinnalla ei vain ole vettä kuten oli maapallolla, vaan pinnalla on metaanijärviä tai jopa meriä.

Kepler Kakkonen – eksoetsijän jatkoaika

Markus Hotakainen

Toistaiseksi menestyksekkäin eksoplaneettojen etsintäohjelma on ollut Kepler. Havaintolaitteena on avaruuteen sijoitettu teleskooppi, jossa on 1,4 metrin läpimittainen peili. Teleskoopin aukko on rajattu 95 senttimetriin, jolloin näkökentän halkaisija on 12 astetta, siis yli 20-kertainen Kuun näennäiseen läpimittaan verrattuna.

Koska Kepler-avaruusteleskoopilla ei ole tarkoitus ottaa mahdollisimman tarkkoja kuvia, sen muodostama näkymä on hieman epätarkka. Tähdet eivät ole pistemäisiä vaan pieniä kiekkoja. Silloin teleskoopin päätehtävä eli tähtien kirkkauden mittaaminen on helpompaa ja tarkempaa.

Tähtien kirkkauksia tarkkaillaan instrumentilla, jossa on kaikkiaan 42 ccd-ilmaisinta. Periaatteessa samanlaista kennoa kuin digikameroissa. Kooltaan ne ovat kuitenkin paljon suurempia ja muodostavat noin puolimetriä kanttiinsa olevan 95 megapikselin ”kameran”. Näin tehokkaan ilmaisimen keräämä tietomäärä on niin suuri, että sen lähettäminen teleskoopista radioteitse suoraan ja reaaliaikaisesti Maahan on mahdotonta.

Havaintoaineistosta karsiutuvat ensin pois kaikki tähdet, joiden kirkkaus on pienempi kuin 16 magnitudia (himmeimmät paljain silmin näkyvät tähdet ovat magnitudia kuusi), sitten tiedot tallennetaan tietokoneen muistiin ja kerran kuussa Kepler lähettää tekemänsä havainnot datapakettina Maahan.

Avaruusteleskooppi laukaistiin keväällä 2009 radalle, jolla se kiertää Aurinkoa hieman Maan radan ulkopuolella. Kiertoaika on 373 vuorokautta, joten Kepler jää jatkuvasti hieman jälkeen Maasta. Näin varmistettiin, että oma kotiplaneettamme ei häiritse vetovoimallaan eikä heijastamallaan valolla teleskoopin toimintaa.

12 asteen läpimittainen näkökenttä suunnattiin kohti Joutsenen, Lyyran ja Lohikäärmeen tähdistöjä. Siten Kepler tarkkaili tähtiä, jotka ovat Linnunrataa kiertävän Aurinkokunnan suhteen menosuunnassa. Näin näkökenttään saatiin tähtiä, jotka ovat Linnunradan tasossa ja suunnilleen samalla etäisyydellä sen keskustasta kuin Aurinko. Joidenkin teorioiden mukaan sillä saattaa olla merkitystä planeettojen elinkelpoisuuden kannalta.

Keplerin tarkkailemalla alueella on noin 150 000 tähteä, jotka ovat pääsarjassa eli kehityksensä rauhallisessa ja pitkäaikaisimmassa vaiheessa. Eksoplaneettojen etsintä perustuu siihen, että tähden editse kulkiessaan ne peittävät pienen osa tähdestä taakseen, jolloin sen valo himmenee hiukan: Maan kokoluokkaa olevan planeetan tapauksessa prosentin sadasosan verran.

 

Keplerin ylivoimaisena etuna on, että se tarkkaili kaikkia 150 000 tähteä samanaikaisesti ja jatkuvasti. Menetelmän rajoituksena puolestaan on, että planeetan ratatason on oltava lähellä suuntaa, josta tähteä tarkastellaan. Jos oletetaan, että auringonkaltaisella tähdellä on maankaltainen planeetta, joka kiertää sitä samalla etäisyydellä kuin Maa kiertää Aurinkoa, rata on planeetan löytymisen kannalta sopivassa asennossa noin puolen prosentin todennäköisyydellä.

Havaittavienkin eksoplaneettojen löytymistä puolestaan hidastaa se, että ylikulun aiheuttama tähden kirkkauden himmeneminen on mitattava kolmeen otteeseen, jotta löytö voidaan varmistaa. Lähempänä tähteä kiertävä planeetta kulkee sen editse lyhyemmin väliajoin, joten niiden olemassaolon varmistaminen onnistuu nopeammin. Jos otetaan jälleen vertailukohdaksi Maa, samankokoisen ja samanlaisella radalla kiertävän planeetan olemassaolo varmistuisi vasta kolmen vuoden havaintojen tuloksena.   

Menetelmän rajoituksista huolimatta Keplerin ensimmäiset havainnot kesältä 2009 osoittivat avaruusteleskoopin toimivan odotusten mukaan: se varmisti aiemmin löytyneen eksoplaneetan olemassaolon ja löysi muutamassa viikossa viisi ennestään tuntematonta planeettaa. Varsinaisen havainto-ohjelmansa aikana Kepler listasi yli 3 800 eksoplaneettakandidaattia, joista liki tuhat on jo varmistettu.

Osa lopuista ehdokkaista saattaa osoittautua virhehavainnoiksi, mutta yli 90 prosentin arvellaan kuitenkin olevan todellisia planeettoja. Niiden olemassaolo varmistuu myöhemmin avaruudesta tai maanpinnalta tehdyillä havainnoilla. Jos planeetan kiertoaika on useita vuosia, Kepler ehti neljän vuoden aikana ”nähdä” ainoastaan yhden ylikulun. Sen toiminta nimittäin päättyi alkuperäisessä muodossaan vuonna 2013.

Keplerin suuntaukseen käytettiin gyroskooppeja, joita tarvitaan kolmen suunnan hallintaan kolme. Usein avaruusaluksiin asennetaan varmuuden vuoksi neljä gyroskooppia, niin myös Kepleriin. Onneksi, sillä yksi niistä rikkoutui jo kesällä 2012. Kun toinenkin gyroskooppi meni epäkuntoon keväällä 2013, teleskoopin tarkka suuntaus ei enää onnistunut, joten havainto-ohjelma jouduttiin keskeyttämään.

 

Tutkijat eivät jääneet toimettomina manailemaan huonoa tuuria, vaan suunnittelivat uuden ohjelman, josta Kepler suoriutuisi rampanakin. Sen sijaan, että teleskooppi tuijottaisi vuosikausia täsmälleen samaan suuntaan ja tarkkailisi tähtien kirkkauksia yhdellä ainoalla taivaanalueella, se siirtää säännöllisin väliajoin katsettaan pitkin Maan ratatasoa eli ekliptikaa. Sen suunnassa teleskoopin kääntely onnistuu kahden yhä toimivan gyroskoopin turvin.

Kun tarkkaa suuntausta ei voida enää tehdä ja ylläpitää mekaanisesti, Kepler käännetään sellaiseen asentoon, että se pysyy vakaana Auringon säteilypaineen ansiosta. Avaruusteleskoopin aurinkopaneelit muodostavat sen toiselle puolelle harjakattomaisen rakenteen. Kun teleskooppi käännetään kiertoratansa tason suuntaiseksi ja ”katonharja” suoraan kohti Aurinkoa, säteilypaine jakautuu paneeleihin tasaisesti ja pitää teleskoopin tukevasti samassa asennossa.

Uuden menetelmän ansiosta Kepler voi tuijottaa samaan suuntaan kerrallaan noin 2,5 kuukauden ajan. Sitten sitä on käännettävä uudestaan, jotta Aurinko ei pääse paistamaan suoraan teleskooppiin ja kärventämään sen herkkiä ilmaisimia. Ensimmäinen 75 vuorokauden havaintojakso alkoi toukokuussa ja kahden vuoden aikana on tarkoitus toteuttaa 9–10 samanpituista jaksoa.

Lyhyt havaintoaika yhtä aluetta kohti pienentää todennäköisyyttä löytää uusia ja etenkin maankaltaisia planeettoja auringonkaltaisilta tähdistä. Uusien planeettojen kiertoaika voi olla korkeintaan kolmisen viikkoa, jotta ylikulkuja kertyy varmaan havaintoon vaaditut kolme kappaletta.

Siksi Kepler tekee K2-ohjelman aikana eksoplaneettojen etsinnän lisäksi havaintoja eri-ikäisistä tähdistä, supernovista, tähtijoukoista ja aktiivisista galakseista. Samalla saadaan listattua lupaavia kohteita tuleville avaruusteleskoopeille, esimerkiksi vuonna 2018 laukaistavalle Webb-avaruusteleskoopille, jota on tarkoitus käyttää myös eksoplaneettojen metsästykseen.

Varsinaisten havaintojen aloittamista edelsi puolentoista kuukauden testijakso, jonka aikana improvisoitu suuntausmenetelmä osoittautui hyvin tarkaksi. Keplerin näkökentän todettiin vaeltavan ainoastaan yhden pikselin verran kuudessa tunnissa. Tekemällä ohjausraketeilla aika ajoin pientä hienosäätöä päästään liki samaan tarkkuuteen kuin varsinaisen havainto-ohjelman aikana. Polttoaineen kulutuskin on niin vähäistä, että sen lasketaan riittävän kolmen vuoden jatkoaikaan.

Havaintojakson ensimmäisen puolentoista viikon aikana Kepler löysi jo kolme eksoplaneettaehdokasta, jotka kaikki ovat kooltaan Jupiterin luokkaa. Tutkijat odottavat, että K2-ohjelmalla saadaan haaviin maankaltaisten ja jättiläisplaneettojen välimaastossa olevia kiertolaisia sekä vasta syntymässä olevia planeettoja, jotka piileksivät osittain protoplanetaaristen kiekkojen sisällä. Niiden myötä saataisiin tietoa myös planeettajärjestelmien synnystä ja varhaisista kehitysvaiheista.

Koukkaus syvälle Venukseen

Venus Express ilmajarruttaa
Venus Express ilmajarruttaa
Jari Mäkinen

Eurooppalainen Venus Express -luotain on kiertänyt Venusta vuodesta 2006 alkaen ja lähettänyt sieltä päivittäin kuvia ja tietoja, jotka ovat kertoneet paljon uutta pilvien peittämästä naapuriplaneetastamme.

Venus Expressin rata on ollut hyvin soikea, jotta se on voinut havaita Venusta kokonaisuudessaan ja tutkia sitä myös läheltä: 24 vuorokautta kiertoajaltaan olleen radan kaukaisin piste oli 66 000 kilometrin päässä ja läheisin vain 250 km.

Nyt, tästä keskiviikosta alkaen, luotain usutetaan vieläkin lähemmäksi Venusta ja lopulta jopa itsetuhoiselle matkalle planeetan paksuun kaasukehään.

Luotaimen polttoaine alkaa olla lopussa ja sen työ olisi siten joka tapauksessa pian päättynyt, joten sen kahdeksan vuotta kestänyt ura tullaan päättämään hyvin dramaattisesti tutkimalla Venuksen kaasukehää yhä syvemmälle ja syvemmälle ulottautuvin sukelluksin.

Rutiinihavainnot päätettiin jo pari viikkoa sitten ja sen jälkeen luotainta on valmisteltu lentämään Venuksen kaasukehässä. Koskaan aikaisemmin Venukseen – tai mihinkään muuhun planeettaan – ole tehty näin syviä koukkauksia ilman laskeutumista planeetan pinnalle.

"Olemme aikaisemmin käyttäneet planeetan kaasukehää jarruttamiseen siten, että olemme lentäneet sen yläosissa noin 165 kilometrin korkeudessa Venuksen pinnasta, mutta nyt haluamme mennä syvemmälle, mahdollisesti jopa 130 kilometrin päähän pinnasta – ja kenties matalammaksikin", kertoo Venus Express -lennon johtaja Patrick Martin.

Tarkoituksena on luonnollisesti päästä tekemään parempia havaintoja Venuksen omalaatuisesta kaasukehästä sekä sen pilvistä. Lisäksi insinöörit ovat kiinnostuneita näkemään miten luotain ja sen laitteet kestävät hurjaa ilmajarrutusta.

Sukellukset aloitetaan tänään 18. kesäkuuta ja niitä jatketaan nykyisen suunnitelman mukaan ainakin heinäkuun 11. päivään saakka. Tämä aikana luotain koukkaa kullakin kierroksellaan ilmakehän ylempien osien läpi yhä alemmaksi ja alemmaksi uskaltautuen. Samalla se mittaa magneettikenttää, aurinkotuulen voimakkuutta ja analysoi ympärillään olevaa kaasua. Luotaimen toimintaa, lämpötilaa ja painetta tarkkaillaan koko ajan.

On mahdollista, että luotaimen polttoaine loppuu jo ilmajarrutuskampanjan aikana tai se ei kestä kaasukehän aiheuttamaa lisärasitusta, joten kyseessä saattaa olla jo nyt Venus Expressin viimeiset päivät toiminnassa. Toisaalta, mikäli kaikki sujuu hyvin ja polttoaineenkulutus on vähäistä, luotain saattaa olla täydessä toimintakunnossa vielä kampanjan jälkeen. Silloin aikomuksena on nostaa kiertorataa jälleen korkeammaksi ja jatkaa tutkimuksia niin kauan kuin polttoainetta riittää – kenties kuukausiakin.

Suurimmassa vaarassa ilmajarrutusten aikana ovat luotaimen kookas pääantenni sekä sähkölaitteet, jotka joutuvat käyttämään akkuja paljon tavallista toimintaa enemmän. Odotettua suurempi kaasukehän kitka voi myös syöstä luotaimen laskettua syvemmälle ja siten imaista sen syöksymään saman tien alas.

Joka tapauksessa tarkoituksena on päättää luotaimen lento sukellukseen Venuksen kaasukehään, viimeistään loppuvuodesta.

"Venus Express on tuottanut paljon enemmän tietoa naapuriplaneetastamme kuin osasimme odottaakaan ja varmasti se jatkaa yllätysten lähettämistä viimeiseen minuuttiin saakka", toteaa Håkan Svedhem, lennon päätutkija.

Aktiivinen, yllättävä Venus

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Sellainen oli komeettarekan matka

Sellainen oli komeettarekan matka

Avaruusrekan matka on onnellisesti takana ja sen kolmiviikkoisen keikan sulattaminen on sekin jo saatu loppuun: kyseessä oli huikea keikka, mikä kuului ja näkyi netin kautta koko maailmassa. Sähköposteissa, twitterissä ja Facebookissa rekkaa pyydettiin jatkamaan Suomen jälkeen niin Brittein saarille, Italiaan, Espanjaan kuin Atlantin toiselle puolelle Yhdysvaltoihinkin, mutta valitettavasti rahat riittivät vain nipin napin neljään Pohjolan maahan.

Miten matka siis meni?

Rekan rakennus saatiin valmiiksi vappuaattona Kourassa Joensuun luona, missä auton tallit sijaitsevat (itse asiassa vanhassa sahassa). Kanssani rekkaa oli rakentamassa matkalla toisena rekkamiehenä toiminut Tuukka Perhoniemi, ja Kourassa vappuna auton näki myös kuljettajamme Kari Rajamäki, joka itse asiassa on ainoa, joka kulki rekan mukana koko pitkän kiertueen – Tuukan kanssa jätimme Tanskan ja Ruotsin väliin, sillä siellä rekkamiehenä toimi ESAn Rosita Suenson.

Kari on sahannut Eurooppaa ristiin rastiin ties millaisilla rekoilla, mutta koskaan aikaisemmin hänellä ei ollut kuormanaan vain komeetan näköiseksi naamioitua styrox-palaa, satelliittimallia ja neljää televisiota (ja vähän muuta kamaa). Hän suhtautui matkaan ja omituiseen kuormaansa kuitenkin huumorilla ja jo kiertueen puolivälissä hän oli kuullut selityksen niin monta kertaa, että innostui toimimaan myös satunnaisesti oppaana.

Mutta matka alkoi Vaasan Kauppatorilta, missä ensin etsittiin sähköä ja sitten hiilidioksidijäätä. Nämä paljastuivat myöhemmin myös suurimmiksi ongelmiksi matkan varrella, kunnes opimme pian varmistamaan nämä ei ainoastaan etukäteen, vaan useampaan kertaan etukäteen. Vaasan viileydessä rekka sai tulikasteensa ja ilahdutti useampaa sataa kävijää.

Vaastasta jatkettiin Ouluun. Siellä pysähdyspaikka oli jälleen tiedekeskus Tietomaa, jonka olivat juuri vallanneet dinosaurukset uudessa näyttelyssä. Niinpä dinojen lisäksi noin 1500 vierasta oppi jotain saurukset aikanaan sukupuuttoon sysänneestä kosmisesta törmäyksestä ja aurinkokunnan pienkappaleiden tutkimuksesta.

Matkan ensimmäisen, lyhyeksi jääneen Suomen-osuuden jälkeen oli vuorossa Norja. Puolitoista vuorokautta kestäneen ajon jälkeen auto oli kaksi vuorokautta Trondheimissa yliopiston pihalla, missä opiskelijoiden lisäksi paikalliset kiinnostuneet kävivät paikalla. Siellä mukana oli myös Rosetta-lennon synnyttämiseen osallistunut ja sen ensimmäisenä tieteellisenä johtajana toiminut Gerhard Schwehm.
Oslossa rekka oli myös yliopistokampuksen keskellä, ja suurin osa kävijöistä oli opiskelijoita. Kahden päivän aikana yliopistolla pidettiin myös esityksiä avaruudesta ja erityisesti Rosetta-lennosta, jotka olivat rekan tapaan avoimia myös yleisölle.

Seuraavaksi rekka ajoi Ruotsiin, missä ensin se oli Borlängen vasta-avatun Framtidsmuseetin pihalla päivän ja liittyi sen jälkeen kahdeksi päiväksi Göteborgin vuosittaisen tiedefestivaalin ohjelmaan. Keskeinen paikka kuuluisassa tiedetapahtumassa teki näistä päivistä paitsi kiertueen vilkkaimmat, niin myös kenties sen kohokohdan.

Kiertueen kolmas vaihe alkoi lauttamatkalla Tanskaan. Ensin auto oli kaksi päivää Århusissa Steno-museolla ja sitten päivän Kööpenhaminassa Tanskan teknillisen yliopiston pihalla.

Sääli, että näinä päivinä sää oli erittäin huono ja vettä satoi lähes koko ajan. Tämä toki antoi hyvän syyn muistuttaa vieraita siitä, että käytännössä kaikki vesi planeetallamme on komeetoista peräisin.

Siinä missä Suomessa rekka haluttiin pysäköidä mahdollisimman keskeisille julkisille paikoille ja Tanskassa sekä Norjassa yliopistojen ja museoiden yhteyteen, olivat Ruotsissa pääkohteena tiedetapahtuman ohella koulut. Niinpä Linköpingissä ja Södertäljessä, viimeisessä Ruotsin etapissa, pysäkkinä oli koulu.

Jari Mäkinen
avaruus
avaruusrekka
Komeettarekka
Rosetta
  • Lue lisää Sellainen oli komeettarekan matka

Dragon V2 on avaruusvallankumous

Dragon V2:n esittely
Dragon V2:n esittely
Dragon V2 lennossa
Dragon V2 laskeutuu
Jari Mäkinen

SpaceX -yhtiö esitteli eilen uudelleenkäytettävän, miehitettyihin avaruuslentoihin sopivan avaruusaluksen, joka saa nykyiset Sojuzin näyttämään T-Fordeilta: Dragon V2 ei ole vain cool, vaan myös vallankumous.

Yhtiön perustaja ja sen moottori Elon Musk ei ole Steve Jobsin kaltainen suureellinen esiintyjä, eikä hänen tarvitsekaan, sillä hänen tuotteensa puhuvat puolestaan. Siinä missä SpaceX on onnistunut jo tekemään itse, omin voimin puhtaalta paperilta paitsi maailman nykyaikaisimman kantoraketin ja sen mukana avaruusasemalle rahtia vievän Dragon -kapselin, ovat monet muut avaruusalan suuryhtiöt kaikella kokemuksellaan ja käytettävissä olevalla tekniikallaan pysyneet stagnaattisesti viime vuosituhannella. Muskin SpaceX tulee mullistamaan avaruuslentämisen uudella aluksellaan.

Uuden aluksen julkistus tulee myös juuri sopivaan aikaan, kun katsotaan maailmanpoliittista tilannetta: Yhdysvalloille on erittäin hankalaa lentää kansainväliselle avaruusasemalle venäläisellä Sojuzilla, ja samalla NASAn johdolla tehtävä uusi avaruusalus on pahasti myöhässä. Samoin muut suunnitteilla olevat amerikkalaiset miehitetyt avaruusalukset ovat lipsuneet aikatauluistaan.

Lisäksi ne kaikki näyttävät nyt Dragon V2 -kapseliin verrattuna todella antiikkisilta.

Olennaisinta Dragon V2:ssa on se, että se on uudelleenkäytettävä ja pystyy laskeutumaan rakettimoottoriensa avulla pystysuoraan helikopterin laskeutumistarkkuudella melkeinpä minne vain maailmassa. Sillä on laskuvarjot varmuuden vuoksi mukana, mutta vain hätätilanteita varten.

Periaatteessa siis Dragon V2 on valmis uuteen matkaan laskeutumisensa jälkeen vain tankkauksen ja pikaisen tarkastuksen jälkeen – vaikka jo samana päivänä.

Tilaa aluksessa on seitsemälle avaruuslentäjälle. Matkustamo on avara ja tyylikäs, juuri sellainen kuin SpaceX -yhtiöltä sopii odottaa. Verrattuna perinteisiin avaruusaluksiin se on kuin tieteiselokuvasta linjakkaine, katosta astronauttien penkkien päälle laskeutuvine kojetauluineen ja siinä olevine suurine kosketusnäyttöineen. Keskellä kojetaulua on joystick, jolla alusta voi lentää, ja sen ympärille on aseteltu tukevia, perinteisen tyylisiä painonappeja kaikkia aluksen olennaisia toimintoja varten. Vaikka kosketusnäytöt menisivät siis pimeiksi, voisi alusta ohjata painonappien avulla.

Penkit ovat nekin kuin formula-autoista: kevyitä kuppi-istuimia, jotka soveltuvat helposti eri kokoisten ja -massaisten lentäjien käytettäväksi.

Nykyinen miehittämätön Dragon ei pysty telakoitumaan itse avaruusasemaan, vaan se täytyy noukkia aseman robottikäsivarrella ja asettaa sen avulla telakointiporttiin. Uusi Dragon sen sijaan pystyy telakoitumaan itsekseen, ja sillä on täydellinen miehitettyihin avaruuslentoihin sopiva telakointisovitin ja -portti nokassaan (myös tyylikkäästi) avautuvan nokkakartion alla.

Musk – täysin tietoisesti – totesi esittelyssään, että Dragon V2 voi telakoitua itsenäisesti niin nykyiseen kansainväliseen avaruusasemaan, kuin muihinkin kiertoradalla oleviin asemiin. Ei olisi mitenkään ihmeellistä, jos oma asema olisi yhtiön listalla seuraavana. Dragon V2 nimittäin sopisi erittäin hyvin myös avaruusturistien käyttöön, sillä lentäjän lisäksi peräti kuusi matkustajaa pääsisi sillä kätevästi avaruuteen ja takaisin. Aluksessa on myös kolme suurta ikkunaa, mistä on hyvä katsella ulos maisemia. Ja turisteille voisi olla hyvä ajatus tehdä oma, erillinen SpaceX-tyylinen avaruusasema...

Sitä ennen kuitenkin yhtiö testaa uudenlaista elossapitolaitteistoa nykyisessä Dragon-aluksessaan ja lähettää seuraavalla lennolla avaruusasemalle hiiriä ja rottia.

Ihmiset voivat seurata perässä Dragon V2:lla näillä näkymin vuonna 2017 – tai jos tarve vaatii, niin jo aikaisemminkin, mutta silloin aluksen testaamiseen täytyy laittaa todella vauhtia. Mutta silloin kun astronautit pääsevät kyytiin, menee heiltä suuri osa nykyisten avaruuslentäjien glamourista, sillä Dragon V2 on suunniteltu kuljettamaan ihmisiä avaruuteen ja sieltä takaisin rutiininomaisesti, yhtä turvallisen tylsästi kuin turisteja Kanarialle...

Huimat moottorit

Dragon V2:n sliipatun kuoren alla on koko joukko uudenlaista tekniikkaa, mitä SpaceX on kehittänyt itse ilman historian painolastia. Niistä kiinnostavin on uusi, ällistyttävän tehokas ja pienikokoinen SuperDraco -rakettimoottori. Alus laskeutuu alas niiden varassa.

Moottorit on pakattu pareittain toisistaan irrallisina saman titaanikuoren sisään, joten jos toinen moottori rikkoutuu, ei se hajota toista moottoria, joka voi jatkaa toimintaansa normaalisti. Yhden moottorin työntövoima on 70 000 newtonia.

SuperDrago -moottorien polttokammiot on saatu juuri optimaalisen muotoiseksi 3D-printtaamisen avulla. Musk twiittasi jo viime vuoden syyskuussa kuvan, missä moottorin osia tehtiin EOS 3D -metalliprintterillä Inconel -metalliseoksesta. Kyseessä on ensimmäinen kerta, kun rakettimoottorin osia tehdään tulostamalla.

Lisäksi aluksessa on uudenlaiset kevyet ja kestävät polttoainetankit, jotka ovat hiilikuidulla päällystettyä titaania. Niitä on asennettuna useita aluksen alaosaan. Myös tankeille paineistuksen tuottava suuripaineisen heliumin säiliö on samankaltainen.

Aluksen lämpökilpi on jo kolmas yhtiön tekemä lämpökilpi: edellisiin verrattuna se kuluu käytössä vielä vähemmän ja on tukevampi. Tämän ansiosta aluksesta tulee todellakin monikertakäyttöinen.

Dragon V2 lennossa
Dragon V2 laskeutuu

Sivutus

  • Edellinen sivu ‹‹
  • Sivu 8
  • Seuraava sivu ››
Tilaa aihepiirin avaruus RSS-syöte

AIHEALUEET

Avaruus ja ilmailu
Tiede ja tekniikka
Luonto ja ympäristö
Lääketiede ja terveys
Ihmiset ja paikat
Kirjat, elokuvat ja taide

ERIKOISTA

Tiedekiinnostavuuskartta
Jutturuletti
Suorana labrasta
eTuubi
Videot

TIEDETUUBI

Tiedetuubin esittely
Toimitus
Tiedetuubi ja tekoäly
Yhteistyökumppanit
Mediakortti
Information in English

Copyright © 2012-2026 Tiedetuubi - All rights reserved