Kuusi astronauttia on parhaillaan Sardiniassa osallistumassa varsin omalaatuiseen harjoitukseen: heidät on lähetetään nyt viikonloppuna kuudeksi päiväksi syvälle luolaan, missä he saavat tulla toimiin omillaan ja turvautua vain mukanaan viemiinsä varusteisiin. Vaikka avaruuslentäjien suunta on yleensä ylöspäin, on tämä Maan sisustaan suuntautuva matka monessa mielessä samankaltainen kuin lento avaruuteen.

Syvällä luolassa on pimeää ja kosteaa, eli äkkiseltään ajateltuna olosuhteet ovat kaikkea muuta kuin avaruudelliset, mutta kyse onkin periaatteesta: luola ei ole ihmisen luontainen ympäristö, kuten ei ole avaruuskaan, ja pitkään luolassa ollessa aistit mukautuvat samaan tapaan kuin avaruudessa. Pimeys muuttaa tapaamme hahmottaa ympäristöä, omalaatuinen tuoksumaailma muuttaa hajuaistiamme, kaikuvat äänet virittävät kuuloaistin toiselle taajuudelle.

Lisäksi vain pieni osa luolastosta on pohjaltaan mukavaa ja tasaista. Muualla liikkuminen on kuin avaruuskävelyillä: turvavaljaat varmistavat sen, että avaruuteen karkaamisen sijaan luolassa ei pudota syvään halkeamaan. Kurssin alussa kaikki tarvikkeet kuljetettiin näin perusleiriin, mistä tehdään tutkimusmatkoja luolaston eri osiin kevyemmin varustein.

Pimeässä, vain otsalampun valossa työskentely on kuin avaruuskävelyllä Maan yöpuolella. Astronautit ovat yhteydessä luolan ulkopuolelle vain muutaman kerran päivässä heikon linkin kautta, eli oikeastaan huonommin kuin nykyisin avaruusasemalta ollaan yhteydessä Maahan.

Kaikkein tärkeintä on kuitenkin ryhmätyö. Kurssilaisten pitää luottaa toisiinsa ja toimia ryhmänä. Ja kun jäsenet tulevat eri maista ja ovat kokemukseltaan eri tasoilla, on tuloksena erinomaisen kiinnostavaa kulttuurillista oppimista sekä herkkiä hetkiä, missä astronauttikonkarit kertovat nuorille, vielä avaruuslentojaan odottaville tulokkaille kokemuksiaan.

Konkareita tällä, parhaillaan meneillään olevalla kurssilla ovat ESAn italialaisastronautti Paolo Nespoli, japanilainen Satoshi Furukawa sekä NASAn Mike Barratt. Heidän kanssan luolissa möyrivät vihreät astronautit Jeremy Hansen Kanadasta, Aleksei Ovchinin Venäjältä sekä NASAn Jack Fischer.

Kaikkiaan tämä CAVES-kurssi (lyhenne tulee sanoista Cooperative Adventure for Valuing and Exercising human behaviour and performance Skills) kestää lähes kaksi viikkoa ja se alkoi tämän viikon alussa. Ensin osallistujat tutustuvat toisiinsa, mukana oleviin kouluttajiin ja tutkijoihin, sekä opettelevat tuntemaan luolastoa, missä koulutus tapahtuu, sekä laitteistoja ja materiaalia, mitä he tulevat käyttämään. Turvallisuusohjeet, luolakiipeämistekniikat ja esimerkiksi valokuvaaminen luolaympäristössä ovat myös listalla.

Olennaista on myös köysien käsittely, kuljettaminen ja kiinnittäminen, sillä luolassa kulkeminen on yleensä maan sisällä tapahtuvaa kiipeämistä. Luolasto on täynnä halkeamia, syvänteitä, vesialueita ja usein luola itsessäänkin on hyvin kalteva - ellei jopa pystysuora.

Reitin merkitseminen ja kirjaaminen ovat samoin tärkeää, sillä kaikkien kannalta on hyvin suotavaa, että avaruuslentäjäkuusikko pääsee laajasta luolaverkostosta takaisin pinnalle. GPS ei yllättäen toimi maan alla.

Nyt viikonloppuna itse seikkailu alkaa ja astronautit lähtevät yksin kuudeksi päiväksi pimeään, kylmään ja kosteaan Sa Grutta -luolaverkostoon. Yksi päivä kuluu perusleirialueelle menemiseen ja sen pystyttämiseen, ja viimeinen päivä purkamiseen ja poistumiseen. Neljänä päivänä heti aamulla ollaan yhteydessä "lennonjohtoon", tehdään päivän tutkimussuunnitelma ja toteutetaan se. Illalla päivän tulokset käydään läpi ja suunnitellaan seuraavaa päivää.

Kun luolanautit palaavat takaisin pinnalle, on kokemus yleensä erittäin voimakas: tuoksut, valo, värit ja äänet tuntuvat voimakkailta ja tuoreilta, aivan kuten avaruudesta takaisin Maahan palattaessa.

Idean takana on Euroopan avaruusjärjestön astronauttikeskuksen kouluttaja Loredana Bessone, jonka vastuulla on muun muassa astronauttien selviytymiskoulutus ja yhteistyötaitojen kehittäminen. ESA järjesti hänen johdollaan vuonna 2010 vastavalituille uusille astronauteilleen selviytymisleirin Sardiniassa, jolloin kiipeily ja majoittuminen saaren laajassa luolaverkostossa oli mukana koulutusohjelmassa. Ajatus luolien käyttämisestä sinällään koulutuksessa hyppäsi tuolloin askeleen eteenpäin ja ensimmäinen CAVES-kurssi pidettiin vuonna 2011.

Tänä vuonna CAVES-kurssia voi seurata myös internetissä: kouluttajat, tutkijat ja itse avaruuslentäjät kertovat kokemuksistaan mm. blogissa, ESA:n CAVES-nettisivuilla ja Twitterissä nimellä @ESA_CAVES. Kuvia on Flickrissä ja seuraavassa on vielä kurssin esittelyvideo:

Tämä Tiedetuubin uusi blogi kertoo suomalaisesta näkökulmasta Euroopan avaruusjärjestö ESAn toiminnasta, sen tekemästä tutkimuksesta ja avaruuslennoista, joita ESA tekee ja joihin se osallistuu.

Blogin kirjoittajat ovat ESAssa työssä olevia suomalaisia sekä Tiedetuubin päätoimittaja Jari Mäkinen, joka on seurannut pitkään avaruusalaa.

Lukuisat suomalaiset ja suomalaisyhtiöt osallistuvat ESAn ohjelmiin, sen järjestämään koulutukseen, toimivat ESAssa harjoittelijoina ja ottavat osaa sen erilaisiin koululais- ja opiskelijakilpailuihin. Blogissa kerrotaan myös näistä.

Tässä blogissa asioita tarkastellaan ESAn näkökulmasta ja ESA tukee sen toimittamista, mutta yhteistyö ei vaikuta Tiedetuubissa julkaistaviin artikkeleihin ja niiden journalistiseen objektiivisuuteen – mikäli tästä on epäselvyyttä, siitä mainitaan kyseisessä artikkelissa. ESA-blogissa julkaistaan vastaisuudessa keskimäärin kaksi juttua viikossa ja osa niistä laitetaan myös Ursan Avaruustuubi-blogiin.

Blogit alkavat kuitenkin perusasioista: tässä ensimmäisessä kirjoituksessa kerrotaan itse ESAsta. Mikä ja millainen on tämä "Euroopan NASA"?

Kansainvälinen avaruusorganisaatio

Euroopan avaruusjärjestöön kuuluu 20 jäsenmaata, ja Suomi on yksi näistä. Suomi on ollut ESAn jäsen vuodesta 1995 alkaen, oltuaan järjestön liitännäisjäsen seitsemän vuoden ajan. ESA perustettiin vuonna 1975, jolloin 1960-luvulla perustetut järjestöt ELDO ja ESRO, eurooppalaisen kantoraketin kehittämiseen tähdännyt yhteistyöorganisaatio ja Euroopan avaruustutkimusjärjestö, yhdistettiin.

ESAn jäsenmaat ovat suurelta osin samoja kuin Euroopan unionin jäsenmaat, mutta kaikki EU-maat eivät ole ESAssa ja ESAan kuuluu myös EU:n ulkopuolisia maita. Vaikka ESAlla ja EUlla on paljon yhteistyötä ja ne toimivat molemmat eurooppalaisten hyväksi, ovat ne toisistaan erillään olevia organisaatioita.

Järjestön pääkonttori on Pariisissa, mutta varsinainen toiminta tapahtuu ympäri Eurooppaa: avaruustekniikkakeskuksessa ESTECissä Alankomaissa, avaruustähtitietiedekeskuksessa ESACissa Espanjassa, maanhavainnointikeskuksessa ESRINissä Italiassa sekä Saksassa sijaitsevissa avaruusoperaatiokeskuksessa ESOCissa ja astronauttikeskuksessa EACssa.

Suomi ja avaruus

Monet suomalaiset yliopistot, tutkimuslaitokset ja yritykset osallistuvat avaruushankkeisiin tekemällä tekemällä avaruustutkimusta, rakentamalla avaruuslaitteita sekä kehittämällä uusia tapoja hyödyntää satelliittien tekemiä havaintoja ja tarjoamia palveluita.

Suomessa on korkeatasoista osaamista mm. kaukokartoitustiedon hyväksikäytössä, satelliittien sähköteknisten systeemien valmistamisessa, ohjelmoinnissa ja tieteellisten mittalaitteiden tekemisessä sekä niiden tuottamien tietojen tieteellisessä käsittelyssä. Uusien satelliittipaikannussovellusten kehittäminen on parhaillaan voimakkaassa kasvussa.

Suomen virallisen avaruusstrategian lähtökohtana ovat yhteiskunnalle syntyneet hyödyt ja suomalaisten yritysten kilpailukyvyn edistäminen. Satelliitit ja avaruustekniikka ovat hyvin hyödyllisiä Suomelle, joka on pinta-alaltaan laaja ja harvaan asuttu pohjoinen maa.

Valtaosa suomalaisten kansainvälisestä avaruusyhteistyöstä tapahtuu ESAn hankkeiden puitteissa, mutta Suomella on myös suoraa virallista yhteistyötä Euroopan ulkopuolisten maiden kanssa.

Suomessa ESA-yhteistyötä koordinoi Tekes.

Avaruustutkimusta

Eräs viime vuosien menestyksekkäimmistä ESAn tutkimussatelliiteista oli Hershcel-avaruusteleskooppi, jonka käyttöikä päättyi viime keväänä suunnitellusti, kun sen jäähdyttämiseen käytetty nestemäinen helium loppui. Infrapunavalon alueella maailmankaikkeutta ennätyksellisen tarkasti tutkineen teleskoopin suuri pääpeili oli hiottu Suomessa, Turun luona Opteon Oy:ssä. Peili oli 3,5 metriä halkaisijaltaan, joten Herschel oli suurempi kuin kuuluisa Hubblen avaruusteleskooppi.

Samalla kertaa Herschelin kanssa vuonna 2009 laukaistiin avaruuteen Planck-niminen satelliitti, joka havaitsee ns. taivaan taustasäteilyä. Mikroaaltojen taajuusalueella joka puolella taivasta tuleva säteily on ikään kuin kaiku maailmankaikkeuden alusta, Big Bangista, liki 14 miljardin vuodan takaa. Sen tutkiminen auttaa ymmärtämään miten maailmankaikkeus on kehittynyt ja kuinka alkuräjähdys oikein tapahtui.

Suomalaiset ovat olleet tiiviisti mukana tekemässä Planckia ja osallistuvat sen tieteelliseen työhön. Esimerkiksi Planckin ennätyksellisen herkät 70 GHz:n taajuusalueen mikroaaltovastaanottimien suunnittelusta ja rakentamisesta vastasivat VTT ja MilliLab, Ylinen Electronics Oy ja Metsähovin radiotutkimusasema. Tulitikkuaskin kokoisia vastaanottimia asennettiin satelliittiin kaikkiaan 12 kappaletta; jos niille laskee kilohinnan, noin 5 miljoonaa euroa per toimitettu kilogramma, on kyseessä varmasti Suomen vientiteollisuuden ennätys!

Planckin mikroaaltotekniikalla on runsaasti myös arkisia sovelluksia mm. tutkatekniikassa ja turvallisuustuotteissa.

Luotaimia Marsiin ja Venukseen

ESAlla on parhaillaan toiminnassa luotaimet Venuksen ja Marsin ympärillä. Mars Express on tutkinut punaista planeettaa jo liki kymmenen vuoden ajan ja sen sisaralus Venus Express on tehnyt havaintoja pilvien peittämän naapuriplaneettamme ympärillä vuodesta 2006.

Mars Express on kuvannut tarkalla stereokamerallaan planeetan pinnan geologisia muodostelmia, mitannut Marsin ohutta kaasukehää, sondannut sen pinnan alle tutkalla ja avustanut yhteydenpidossa NASAn Mars-kulkijoiden ja Maan välillä.

Venus Express puolestaan havaitsee Venuksen kaasukehää sekä monimutkaista pilvipeitettä, jonka läpi se voi myös nähdä ajoittain aina planeetan pinnalle saakka. Erityisen kiinnostavia ovat olleet luotaimet lähettämät tiedot Venuksen etelänavan päällä olevasta myrskykeskuksesta, joka näyttää paikallaan pysyvältä, jättimäiseltä pyörremyrskyltä.

Luotaimen Venuksen kaasukehästä tekemät löydöt auttavat myös ymmärtämään kasvihuoneilmiön toimintaa ja tarjoavat hyvän vertailukohdan maapalloon, joka on lähes saman kokoinen kuin Venus.

Komeettaluotain Rosetta

Jännittävin meneillään oleva ESAn tutkimuslento on Rosetta, joka on taivaltanut avaruudessa jo vuodesta 2004 pitkällä matkallaan kohti komeettaa nimeltä 67 P/Churyumov-Gerasimenko. Rosetta kohtaa sen ensi vuonna kaukana avaruudessa, asettuu kiertämään komeettaa, lähettää sen pinnalle pienen laskeutujan ja jatkaa komeetan toiminnan tarkkailua sen lähestyessä Aurinkoa radallaan. Rosetta tulee näkemään kun kuollut komeetanydin muuttuu hurjasti kaasua syökseväksi pyrstötähdeksi.

Rosetta on myös suomalaisittain erittäin kiinnostava, sillä Patria on tehnyt sen rungon ja mm. Ilmatieteen laitos on osallistunut laskeutujan monien mittalaitteiden sekä tietokoneosien tekemiseen.

Maan ilmasto ja ympäristö

Omalla planeetallamme on myös tärkeä osa ESAn toiminnassa. Maan havainnointi avaruudesta eri menetelmin tuottaa enemmän ja kattavampaa tietoa maapallon ympäristöstä ja ilmastosta mitä pystyttäisiin saamaan millään muulla tavalla. Satelliitit tutkivat jatkuvasti mm. ilmakehää, meriä, maa-alueita, jäätiköitä ja biomassaa.

Earth Explorers, "Maan tutkijat", on pienten tutkimussatelliittien sarja, joiden päähuomio on ilmasto ja ympäristö. Cryosat-satelliitti havaitsee jääalueita, jäätä ja jäätiköitä mittaamalla hyvin tarkasti merissä kelluvan että jäätiköissä olevan jään paksuuden muutoksia. SMOS tarkkailee meriä ja etenkin niiden suolapitoisuutta. GOCE kartoittaa puolestaan maapallon painovoimakenttää ja siten sen tarkkaa muotoa hyvin tarkasti. Nämä vaikuttavat suoraan mm. merivirtoihin.

Tulevista satelliiteista ADM-Aeolus tulee tutkimaan maapallon tuulia, Swarm keskittyy Maan magneettikentän mittaamiseen ja EarthCARE:n kiikarissa ovat pilvet, ilmakehän aerosolit ja maapallon säteilytasapaino.

Kaikissa näistä on mukana myös suomalaista tekniikkaa ja osaamista. Suomalaistutkijat käyttävät myös hyväkseen niiden havaintoja työssään.

Sentinel-satelliitit

ESAn Sentinel-ohjelman satelliitit ovat pieniä, uutta tekniikkaa hyödyntäviä satelliitteja, jotka havaitsevat maata, meriä ja ilmakehää monin erilaisin tutka- ja kuvantamistekniikoin. Kaikkiaan kuusi Sentineliä on suunnitteilla ja niistä ensimmäinen, tutkasatelliitti Sentinel-1, laukaistaan Maata kiertävälle radalle tämän vuoden lopussa.

Sääsatelliitit

ESA ja Euroopan sääsatelliittijärjestö EUMETSAT ovat valmistaneet, laukaisseet ja operoineet sääsatelliitteja jo 1970-luvun puolivälistä. Meteosat-satelliiteista on jo kolmas sukupolvi kiertoradalla, ja näiden geostationaariradalta koko ajan Eurooppaa valvovien silmien lisäksi uuden sukupolven sääsatelliitti MetOp laukaistiin vuonna 2006 kiertämään Maata napojen kautta kulkevalla kiertoradalla. Sieltä MetOp pystyy havaitsemaan koko maapallon pintaa monilla mittalaitteillaan ja kameroillaan.

Satelliittipaikannus ja Galileo

Nykyaikainen yhteiskunta luottaa joka puolella satelliittipaikannukseen ja sitä käyttävät sovellukset lisääntyvät koko ajan. Koska paikannus vaatii erittäin tarkkaa ajan mittaamista, on satelliittinavigointisignaalissa atomikellon tarkkuudella oikea aika, joten tätä taivaalta tulevaa erittäin tarkkaa aikasignaalia hyödynnetään myös yhä enemmän.

ESAn ja EU:n yhteinen Galileo-satelliittinavigaatiosysteemi on parhaillaan rakenteilla ja sen kaikki 30 satelliittia on tarkoitus saada paikoilleen vuoteen 2019 mennessä. Systeemi on GPS-järjestelmään verrattuna tarkempi ja parempi erityisesti pohjoisilla alueilla, koska sen satelliitit nousevat radoillaan korkeammalle pohjoisella taivaalla.

Kantoraketit ja miehitetyt avaruuslennot

ESAlla on oma rakettien laukaisutukikohta Etelä-Amerikassa, lähellä päiväntasaajaa Atlantin rannalla sijaitsevassa Ranskan Guianassa. Kouroun avaruussatamasta laukaistaan eurooppalaisten Ariane- ja Vega-kantorakettien lisäksi venäläisiä Sojuz-raketteja.

Suuri osa maailman kaupallisista satelliittilaukaisuista tehdään Ariane-raketeilla ja nykyinen Ariane 5 kykenee viemään geostationaariradalle kerralla kaksi täysikokoista satelliittia. Se pystyy myös laukaisemaan luotaimia kohti toisia planeettoja sekä nostamaan esimerkiksi 20 tonnia massaltaan olevan ATV-rahtialuksen kohti Kansainvälistä avaruusasemaa.

Miehittämätön rahtialus ATV on osa ESAn osallistumista Kansainvälisen avaruusaseman toimintaan. Monet aseman osista on tehty Euroopassa ja siihen on liitetty ESAn oma laboratoriomoduli Columbus.

ESAlla on oma avaruuslentäjäryhmänsä, missä on nykyisin kuusi aktiivista jäsentä. Näistä yksi on pohjoismaista: tanskalainen Andreas Mogensen tulee lentämään avaruusasemalle vuonna 2015. Ensimmäinen pohjoismaalainen avaruuslentäjä oli ruotsalainen Christer Fuglesang, joka valittiin vuonna 1992 ESAn astronautiksi ja hän teki kaksi lentoa avaruuteen.