gaia | Tiedetuubi

Gaian laukaisu 19. joulukuuta stressasi monen perheen joulua. Monet työntekijät Ranskan Guyanassa halusivat palata koteihinsa Eurooppaan jouluksi. Laukaisu lähellä joulua on aina pieni riski, sillä viime hetkellä voi aina tulla muutaman päivän viivästys, mikä olisi tarkoittanut joulua tropiikissa. Se ei sinällään olisi ollut ikävä asia, mutta se ei ollut monenkaan suunnitelmissa.

Gaian laukaisu onnistui kuitenkin hienosti ja lentokoneet Eurooppaan täyttyivät. Oikeastaan juuri joulua ennen tapahtunut laukaisu oli erittäin sopiva – ainakin projektiin osallistuville tutkijoille. Nimittäin Gaialla ei voida tehdä mitään tieteellistä ennen kuin kaikki maanpäälliset, Gaian sisälle jääneet ilmakehän kaasut ovet "kiehuneet" pois. Siksi kaikkia optisia osia lämmitetään, ettei niistä tulisi kylmäloukkoja Gaiasta pakeneville molekyyleille. Tämän seurauksena projektin tieteentekijät pystyivät keskittymään kinkun syöntiin.

Kaikille Gaian rauhallinen joulu ei kuitenkaan ollut rauhallista aikaa. ESAn satelliittien operoinnista vastaava Euroopan avaruusoperaatiokeskus ESOC Saksan Darmstadtissa seurasi ja ohjasi Gaiaa joulun yli. Vaikka tähtitieteelliset mittalaitteet eivät olleet päällä, monia oheislaitteita otettiin käyttöön. Niinpä minunkaan jouluni ei sujunut ainoastaan kinkun parissa, vaan jouduin silloin tällöin avaamaan tietokoneen ja katsomaan uusinta raporttia Gaian tilasta. Kaikki toimi erinomaisesti!

Oli myös tutkijoita, jotka tekivät töitä Gaian lähettämien tietojen kanssa yli joulun. Yksi tärkeä laite Gaiassa on tarkka kello. Kellon lähettämää dataa onkin jo välitetty ESOCin kautta ESACiin, joka on ESAn tieteellinen operointikeskus Madridissa. Siellä Gaian lähettämää telemetriatietoa käsitellään, ja kellon dataa siirrettiin Dresdenin Teknillisen Korkeakouluun, jossa Sergei Klioner korreloi Gaian kelloa maanpäälliseen aikastandardiin nähden.

Myos monet tähtiharrastajat ovat olleet kiireisiä Gaian parissa. Pyysimme seuraamaan Gaian matkaa L2 pisteeseen ja kokoelma valokuvia löytyy osoitteesta http://www.cosmos.esa.int/web/gaia/news_20131220.

Mukana on myös tämän kirjoituksen otsikkokuva, jonka otti Arto Oksanen, vanha tuttuni Helsingin opiskeluajoilta. Heti laukaisun jälkeen Gaia oli kirkas kohde, mutta kun Gaia käännettiin 45 asteen kulmaan Aurinkoon nähden, siitä tulikin haastava kohde. Arto onnistui kuvaamaan Gaian kun sen kirkkaus oli vain 19 magnitudia.

Vuodenvaihde tulee olemaan vielä aika rauhallista. Joulukuun 30. päivä Gaialle tehdään pieni radankorjaus, jotta Gaian asettuminen 7. tammikuuta kiertoradalle L2-pisteen ympärillä voidaan valmistella hyvin. Ratakorjaus on hyvä myös kalibrointia ajatellen. Jännittävin lähiaikojen tapahtuma on 2. – 4. tammikuuta, kun tähtitieteelliset instrumentit käynnistetään.

Sitä odotellessa toivotan Gaian puolesta hyvää uutta vuotta!

Timo Prusti

(Otsikkokuvan on ottanut Arto Oksanen Chilessä sijaitsevalla etäkäytettävällä kaukoputkella. Arto kirjoittaa kuvasta: "Gaia-satelliitti jatkaa edelleen matkaansa kohti havaintopaikkaansa, saavuttaen juuri 700 000 kilometrin etäisyyden eli liki kaksi kertaa Kuun etäisyyden. Satelliitti näkyi himmeänä (mag 19) liikkuvana täplänä 20 kuvan sarjassa. Oheisessa kuvassa yhdistetty kolme ensimmäistä ruutua ja Gaia merkitty ympyröillä.")

Lue lisää Joulu Gaian kanssa

Gaian tieteellinen johtaja on suomalainen Timo Prusti, joka kertoo seuraavassa tekstissä kokemuksistaan laukaisun aikaan Kouroussa. Hän esiintyi ESAn suorassa webbilähetyksessä ja oli mukana useissa TV-ohjelmissa heti laukaisun jälkeen, mutta hän ennätti kirjoittaa myös tämä tekstin eilen juuri ennen paluutaan Eurooppaan.

-----

Gaia laukaistiin 19. joulukuuta 2013 kello 9:12:19 UTC. Koko viikon oli ollut useita sadekuuroja, ja sama epävakaa sää jatkui myös laukaisupäivänä, jolloin aikaisin aamulla kuuden maissa paikallisaikaa Kouroussa pyyhkivät useat kuurot laukaisualueen ylitse.

Taivas kuitenkin selkeni juuri ennen laukaisua, ja Gaia nousi matkaan hyvien tähtien merkeissä, sillä laukaisun aikaan aamulla taivaalla ei ollut juuri lainkaan pilviä.

Tänään 20. joulukuuta tätä kirjoitettaessa on taas sadellut, eikä Gaian laukaisusta olisi nähty kuin ehkä 10 sekuntia ennenkuin raketti olisi kadonnut pilviin.

Ennen laukaisua

Kaksi viikkoa Kouroussa on ollut hyvin intensiivistä aikaa. Gaia oli syksyn ajan laukaisukeskuksen S1-rakennuksessa, jossa satelliitit voivat olla niin kauan kun tankkeja ei olla täytetty. Siellä tehtiin myös viimeinen aurinkosuojan avaustesti lokakuussa, kun edellisen kerran olin paikan päällä.

Kun tulin uudelleen paikalle, oli Gaia jo tankattu ja siirretty S5-rakennukseen. Sojuz-kantoraketin yli vaihe Fregat, joka oli itse asiassa alun perin tarkoitettu toiselle satelliitille, oli jo odottamassa S3-rakennuksessa Gaiaa myös tankattuna.

S3 on tila, joka on tarkoitettu kaikkein herkimmin räjähtävien polttoaineiden käsittelyyn. Fregatin vieressä oli jo odottamassa Gaiaa varten erityisesti valmistettu raketin nokkakartio. Koska Gaia täytti melko tarkkaan koko nokkatilan, jouduimme tekemään erikoisen nokkakartion, mistä oli varmuuden vuoksi "kaiverrettu" hieman tilaa lisää reunoista, koska laukaisussa satelliitin ja seinien välissä täytyy olla riittävästi tilaa myös värähtelyille.

Gaia siirrettiin S3-rakennukseen, asetettiin Fregatin päälle ja koko nokkaosa pistettiin nokkakartion sisälle.

Lauantaina 14. joulukuuta Sojuz-raketti vietiin kiskoja pitkin laukaisualustalle. Toimenpide alkoi aamulla kuudelta, kun kokoonpanohallin ovet avattiin ja muutaman tunnin päästä vaakasuorassa rautatievaunun päällä ollut raketti oli siirretty ja nostettu pystyyn. Se oli mielenkiintoinen tapahtuma, etenkin kun sain seurata sitä aivan vierestä.

Samana iltana tuli jo nokkaosa, jossa siis Gaia ja Fregat olivat päällekkäin nokkakartion sisällä. Kahdeksan aikaan illalla venäläinen Soyuzin laukaisusta vastannut henkilökunta ruuvasi käsin nokkaosan kiinni Sojuziin 102 pultilla – he eivät käyttäneen mitään pneumaattisia koneita. Viimeisen kiristyksen teki yksi henkilö, jotta ruuvit ovat samalla voimalla kiinnitettyjä.

Sunnuntaista keskiviikkoon oli rauhallisempaa, koska suurin osa ajasta käytettiin miljoonan ja yhden asian tarkastamiseen.

Gaia lähtee matkaan!

Lähtölaskenta alkoi 13 tuntia ennen laukaisua. Niinpä ESAn insinöörikollegat ja Gaian rakentaneet Astriumin insinöörit istuivat tuoleihinsa Kouroun laukaisukeskuksen lähtövalvontarakennuksen Jupiterin kontrollihuoneessa keskiviikon iltapäivällä kello viiden aikaan. Itse seurasin heidän istumisiaan kun olin samana yönä valmistelemassa Arianespacen suoraa televisiolähetystä laukaisusta. Opettelin toimittaja Joshua Jampolin kanssa TV-maailman kikkoja, jotta pystyin suorittamaan tehtäväni englanninkielisen selostuksen tieteellisenä tukena.

Torstaiaamuna aikaisin ennen laukaisua kaikki olivat pirteitä. Tämä taisi johtua adrenaliinista. Päivä nousi klo 6:12:19 paikallista aikaa, kun seurasin laukaisua Jupiter rakennuksen parvekkeelta. Kuin Aurinko olisi noussut lännestä, mutta pian pystyi huomaamaan, että kyseessä olikin Auringon sijaan kirkkaasti loistanut Sojuz VS06, jonka kärjessä oli Gaia.

Itään päin suuntautunut laukaisu kaartui komeasti parvekkeen yli ja kohti oikean Auringon nousua idän puolella. Ensimmäinen vaihe lopetti toimintansa juuri oikeaan aikaan, jolloin neljä apurakettia irrotettiin raketista. Aamuauringossa ne sitten tuikkivat kuin pienet, alaspäin putoavat tähdet, kun samaan aikaan loppuosa raketista jatkoi kiihdytystä ylöspäin.

Arianespacen osuus Gaian saamisessa avaruuteen on laukaisu, mukaan lukien Fregatin osuus. Gaia tarvitsi kaksi Fregatin moottorin polttoa, joista ensimmäisellä Gaia saatiin ympyräradalle Maan ympärillä ja toisella se sysättiin kohti Lagrangen pistettä L2 vievälle radalle. Tuo piste on Gaian operointipaikka.

42 minuuttia laukaisun jälkeen Fregat oli tehnyt tehtävänsä ja irrottautui Gaiasta. Gaia oli vapaa ja Arianespace otti aplodit vastaan onnistuneesta laukaisusta.

Meillä oli kuitenkin vielä runsaasti töitä, sillä nyt oli Gaian vuoro toimia. Noin tunti ja vartti laukaisun jälkeen Gaian aurinkosuoja, eli "hame", avattiin ja puolitoista tuntia laukaisun jälkeen tiesimme, että Gaia oli saatu havaintokuntoon. Hame oli avautunut.

Tänään 20. joulukuuta olemme tehneet niin sanotun kakkospäivän operaation, missä hienosäädimme rataa kohti L2 pistettä Gaian omilla raketeilla. Tämä onnistui yhtä täsmällisesti kuin kaikki muutkin tähän asti tehdyt operaatiot Gaialla.

Sen jälkeen Gaia käännettiin 45 asteen kulmaan Aurinkoa kohti, eli olemme nyt operaatioasennossa ja vauhdilla menossa 1,5 miljoonan kilometrin päässä olevan L2-pisteen ymparillä olevalle radalle.

Kiitokset kaikille, jotka ovat tehneet mahdolliseksi tämän joulun parhaan lahjan – Gaian!

Timo Prusti

Lue myös Tiedetuubin Gaia-juttuja ja laukaisuseurantaa osoitteessa www.tiedetuubi.fi/gaia

Lue lisää Gaian laukaisu Timo Prustin kokemana

Jari Mäkinen

Gaia laukaistiin tänään onnistuneesti avaruuteen Kouroun avaruuskeskuksesta Sojuzin laukaisulla numero VS06. Täysin suunnitelmien mukaan tapahtunut lento alkoi täsmälleen klo 11:12:19 ja ensimmäinen kriittinen vaihe päättyi 101 minuuttia myöhemmin, kun Gaia oli avaruudessa omin voimin, sen aurinkosuoja sekä aurinkopaneelit olivat avoinna, ja se oli oikeassa asennossa yhteydessä lennonjohtoon.

Tämän jälkeen avaruusaluksen systeemejä tarkistetaan ja laukaisun ajaksi sammutettuja laitteistoja käynnistellään vähitellen.

Alla on animaatio siitä, miten Gaia tulee lentämään tästä kohti Lagrangen pistettä numero 2.

Suomalaiset mukana Gaian tiedetyössä

Gaian laukaisusta tulleessa suorassa lähetyksessä oli tiukka suomalaisleima, sillä lennon tiedejohtajana toimiva Timo Prusti selitti koko ajan laukaisuvalmisteluja sekä laukaisua. Selvästi laukaisun sykähdyttämä Timo on ollut mukana Gaia-hankkeessa jo seitsemän vuoden ajan, ja edessä on nyt ainakin viisi ja puoli vuotta kestävä työsarka. Kuulemme hänen kommenttejaan laukaisusta lisää myös Tiedetuubissa lähipäivinä.

Havaintojen käsittelyyn osallistutaan myös Helsingin yliopistolla, missä kannetaan päävastuu Gaian tekemistä asteroidihavainnoista. Gaia skannaa kahdella kaukoputkellaan koko ajan taivasta. Se ei pysty silti itse erottamaan tähtiä ja esimerkiksi asteroideja toisistaan, sillä sen kannalta kyseessä ovat vain pisteet taivaalla. Asteroidit ja muut aurinkokunnan pienkappaleet voidaan kuitenkin erottaa havainnoista siksi, että niiden paikat muuttuvat nopeasti: Gaian havaintoja käsitellään koko ajan ja kuvia verrataan saman tien automaattisesti hieman varhaisempiin kuviin, ja näin liikkuvat kohteet tulevat esiin.

"Niiden radat lasketaan automaattisesti ja tietoja verrataan nyt tiedossa olevien kappaleiden tietoihin", kertoo Helsingin yliopistossa hanketta vetävä professori Karri Muinonen. "Arvioiden mukaan silti havainnoissamme on noin 200 tuntematonta kohdetta vuorokaudessa, mutta suurin osa niistä on luonnollisesti sellaisia kohteita, että niille ei löyty automaattisesti vastinetta tietokannoista. Meidän tehtävämme on sitten setviä näistä mahdollisesti oikeasti uudet löydöt."

Gaia pystyy havaitsemaan erityisen hyvin Maan radan sisäpuolella olevia asteroideja, joita ei ole aiemmin pystytty havaitsemaan hyvin. Niiden joukossa saattaa olla myös maapalloa mahdollisesti uhkaavia kappaleita, joten Gaian havainnot saattavat olla paitsi kiinnostavia, niin myös erittäin tärkeitä.

"Joka tapauksessa tulemme saamaan paljon uutta tietoa tähtien lisäksi myös aurinkokunnastamme, ja lopulta sijaintitietojen ohella meillä on hyvälaatuisia, pitkiä kirkkauskäyriä sekä spektritietoja kenties jopa 400 000 aurinkokunnan pienkappaleesta", jatkaa Muinonen. "Tämä vie hurjasti niiden tuntemusta eteenpäin!"

Karri Muinonen kertoo tarkemmin Helsingin yliopiston tekemästä työstä ja asteroidihavaintojen merkityksestä tässä haastattelussa.

Tiedetuubin kaikki Gaia-artikkelit ovat täällä: tiedetuubi.fi/gaia.

Jari Mäkinen

ESAn Gaia-satelliitti laukaistaan tänään klo 11:12:19 Suomen aikaa ja tätä kirjoitettaessa (noin klo 10) kaikki merkkivalot laukaisuun liittyen näyttivät vihreää:

- Tuulet, etenkin laukaisupaikan korkean ilmakehän tuulet, sää ja avaruussää ovat hyvin rajojen sisällä
- ESAn Estrack-antenniverkon kaikki maa-asemat ovat valmiina ja toiminnassa
- Etenkin verkon kaikki tärkeimmät asemat Gaian kannalta (Perth ja New Norcia Australiassa, Cebreros ja Masplalomas (Espanjassa) on viritetty Gaiaa varten. Perthin 15-metrinen antenni on jo vastaanottotilassa. Se saa ensimmäisenä yhteyden Gaiaan n. 39 minuuttia laukaisun jälkeen.
- Seurantaverkosta Euroopan avaruusoperaatiokeskuksessa ESOCissa vastaava johtaja Bret Durrett (kuvassa vasemmalla) näyttää tärkää merkkiä: "Kaikki on GO!"

Sojuz Kouroun laukaisupaikalla (kuvassa on Galileo-satelliittja laukaisut raketti, ei Gaian raketti). Laukaisun aikaan Kouroussa on aikainen aamu.

Sojuz-raketin tankkaus aloitettiin noin neljää tuntia ennen laukaisua klo 6 Suomen aikaan. Sen päätyttyä 53 metriä korkea suojarakennelma kantoraketin ympärillä rullattiin sivuun ja laukaisulähtölaskenta alkoi.

Laukaisun (joka tapahtuu sekunnilleen 11:12:19) jälkeen Sojuz suuntaa taivalle hieman itään ja 118 sekunnin lennon jälkeen Sojuzin neljä apurakettia sammuvat. Ne putoavat pois ja raketin keskimmäinen vaihe jatkaa työntämistä. Nokkakartio irtoaa 220 sekunnin päästä laukaisusta, jolloin raketti sekä Gaia ovat noin sadan kilometrin korkeudessa. Suojuksen ainoa tehtävä on suojata satelliittia ilmakehän alaosissa.

Sen jälkeen kun raketin toinen ja kolmas vaihe ovat tehneet tehtävänsä, vastuun Gaian viemisestä tarkalleen oikealle radalleen kantaa Fregat-raketti, Sojuzin neljäs ja ylin vaihe. Sen rakettimoottori toimii kaksi kertaa, ennen kuin Gaia irtoaa Fregatista 42 minuutin kuluttua laukaisusta. Sen jälkeen Gaia on omillaan.

Nyt seuraa laukaisun kenties jännittävin vaihe: irtoamisen jälkeen kenties heittelehtivä Gaia suuntaa itsensä oikeaan asentoon Maan ja Auringon suhteen, käynnistää laukaiun aikaan sammutettuja laitteitaan, avaa yli kymmenmetrisen aurinkosuojansa, jonka mukana toisella puolella ovat aurinkopaneelit. Tämä vaihe alkaa 88 minuutia laukaisun jälkeen ja päättyy noin 17 minuutin kuluttua, silloin kun laukaisusta on kulunut 101 minuuttia.

Vasta silloin virallisesti Gaian laukaisu julistetaan onnistuneeksi.

Kaikki aiemmat Tiedetuubin Gaia-artikkelit ovat kätevässä osoitteessa tiedetuubi.fi/gaia.

Suora lähetys laukaisusta

Nokkakartio irtoaa noin 100 km:n korkeudessa

Toimitus

Huomenna torstaina on tärkeä päivä, sillä vuosien ajan suunniteltu, rakennettu, testattu ja haaveiltu Gaia laukaustaan silloin avaruuteen. Pari tonnia painavan omalaatuisen avaruusteleskoopin tehtävänä on mitata ennätyksellisen tarkasti satojen tuhansien tähtien ja aurinkokuntamme pienkappaleiden sijainnit ja kirkkaudet moneen kertaan noin viisi vuotta kestävän lentonsa aikana.

Gaia on siis tähtitaivaan supertarkka kartoittaja, mutta sen ensimmäinen tehtävä avaruuteen pääsynsä jälkeen navigoida Maan luota noin 1,5 miljoonan kilometrin etäisyydellä olevalle havaintopaikalleen. Auringon ja Maan vetovoimien tasapainopiste 2, eli niin sanottu Lagrangen piste 2 sijaitsee Auringosta katsottuna Maan toisella puolella, ja se sopii erinomaisesti tähtitieteellisille avaruusaluksille; maailmankaikkeuden alun mikroaaltosäteilyn tutkija Planc ja infrapunateleskooppi Herschel olivat L2-pisteessä ja Hubblen avaruusteleskoopin seuraaja JWST sijoitetaan myös L2-pisteeseen.

Tarkkaan ottaen L2:ssa olevat avaruusalukset kiertävät kiertoradalla matemaattisen pisteen ympärillä. Gaia saapuu sinne - jos kaikki sujuu hyvin - noin 7. tammikuuta ja silloin ESAn Darmstadtissa, Saksassa, Euroopan avaruusoperaatiokeskus ESOCissa oleva lennonjohto on erittäin tarkkana. Laukaisun jälkeen lennonjohdossa ollaan toki aina valppaina, mutta asettuminen L2:n ympärille on lennon eräs kriittisimmistä hektistä.

"Kyseessä on monimutkainen manöveeri, jonka aikana meidän tulee käyttää Gaian rakettimoottoreita epäsuorasti, sillä emme voi antaa Gaian kääntyä sellaiseen asentoon, missä Auringon kirkas paiste voisi vaurioittaa herkkiä havaintolaitteitamme", selittää Dave Milligan, Gaian operaatiojohtaja lennonjohdossa. "Se on hyvin jännittävä hetki, eikä meillä olen paljoakaan varaa virheisiin."

Toinen tärkeä päivä on 14. tammikuuta, jolloin Gaian rataa hienosäädetään.

Hyvin valmistautunut lennonjohto

ESOCissa sijaitseva lennonjohto on ollut valmis laukaisuun jo marraskuusta alkaen, jolloin Gaia oli tarkoitus lähettää matkaan. Laukaisua jouduttiin kuitenkin lykkäämään noin kuukaudella, koska aluksen radiolaitteisiin haluttiin tehdä tarkistuksia.

Lennonjohto on valmistautunut toimimaan Gaian kanssa monin erilaisin simulaatioin: kaikkia lennon vaiheita ja mitä moninaisimpia häiriötilanteita on harjoiteltu kuukausien ajan. Jo ennen laukaisua lennonjohto on myös jo yhteydessä itse Gaiaan ja alus on jo nyt laukaisua odottaessaankin jo "päällä".

Kaikkiaan lennonjohdossa on ollut 44 todenmukaista simulaatiota, joiden aikana on käyty läpi noin 700 erilaista toimenpidettä.

Gaia pääsee omille teilleen Sojuz-kantoraketista kun laukaisusta on kulunut 42 minuuttia. Sitä ennen Gaia on jo ollut yhteydessä ESAn Australiassa, Perthissä olevaan vastaanottoasemaan, jolloin saadaan ensimmäisen kerran kunnollinen tieto Gaian tilanteesta laukaisun jälkeen. Sen jälkeen myös muuta ESAn seurantaverkon maa-asemat nappaavat Gaian telemetriatiedot.

Kieppuva alku?

Heti Sojuzin ylimmästä vaiheesta irtaantuminen jälkeen Gaia tekee lyhyen ajan kuluessa koko joukon tärkeitä toimia: se avaa aurinkosuojansa, jonka alapuolella ovat aurinkopaneelit, ja se paineistaa ohjausrakettimoottoriensa polttoainetankit.

Tämän aikana Gaia on myös aivan omillaan, eikä se pyrikään pitämään asentoaan vielä täysin hallinnassa, koska todennäköisesti heti raketista irtoamisen jälkeen se saattaa olla pienessä pyörimisliikkeessä ja on turvallisempaa antaa Gaian heittelehtiä vapaasti. Tämän seurauksena yhteys saattaa pätkiä ja koko toimenpidesarja on ohjelmoitu Gaiaan jo etukäteen.

"Saattaa kestää jopa 17 minuuttia, ennen kuin Gaia on korjannut asentonsa ja yhteys Maahan palautuu", kertoo Dave Milligan. "Aika ei ole pitkä, mutta nuo minuutit tuntuvat pitkiltä, sillä lennonjohtajat eivät koskaan pidä tilanteista, joissa alukseen ei ole yhteyttä eikä sille voi tehdä mitään".

Noin 27 tuntia laukaisun jälkeen, 20. joulukuuta iltapäivällä, Gaia käyttää ensimmäisen kerran avaruuteen päästyään moottoreitaan ratamuutokseen, kun se sysää itsensä Maan luota kohti L2-pistettä vievälle radalle. Tuon polton tarkka aika ja pituus päätetään vasta sen jälkeen, kun tiedetään miten tarkasti halutulle radalle Sojuz on Gaian kuljettanut.

Parin ensimmäisen päivän aikana Gaian systeemit tarkistetaan ja sen teleskooppeja aletaan jo valmistella käyttöön. Kaikkiaan kestää neljä ja puoli kuukautta, enne kuin Gaia on valmis aloittamaan varsinaiset tieteelliset havainnot. Teleskooppien tarkistaminen ja kalibrointi tehdään huolella, koska saatavien mittausten tarkkuus riippuu näistä alkuvirityksistä.

Jari Mäkinen

ESAn tähtikartoittajasatelliitti Gaia on rullattu viikonlopun aikana laukaisualustalleen ja Gaian sisältävä nokkakartio sekä ylin vaihe on kiinnitetty Sojuz-rakettiin. Seuraavassa on muutamia kuvia viime päiviltä.

Nyt niin rakettiin kuin Gaiaankin tehdään viimeisiä tarkistuksia ennen torstaina tapahtuvaa laukaisua.

Ylemmässä kuvassa on Sojuz laukaisualustallaan vielä ilman nokkakartiota ja ylintä vaihetta. Alemmassa kuvassa on rakettia kuljettavan rautatievaunun kylkeen maalatut viisi tähteä merkkinä viidestä Kourousta tehdystä onnistuneesta Sojuz-laukaisusta.

Gaia saapumassa laukaisupaikalle ja siellä Sojuzin nokkaan nostettavaksi.

Kuvat: ESA ja Timo Prusti

Jari Mäkinen

ESAn Gaia-avaruusteleskoopi on nyt suljettu kantorakettinsa nokkakartion sisään. Hieman yli neljä metriä halkaisijaltaan oleva ja 11,4 metriä korkea, kahdesta puolikkaasta koostuva kartio suojaa Gaiaa laukaisun alkuvaiheessa, kun Sojuz-kantoraketti lentää ilmakehän tiheimpien osien lävitse. Nokkakartio irroitetaan vain 187 sekunnin (kolmen minuutin ja seitsemän sekunnin) kuluttua laukaisusta, jolloin raketti on jo turvallisesti sadan kilometrin korkeudessa. Siellä ilma on jo niin ohutta, ettei siitä ole haittaa satelliitille.

Gaian "kapsulointi" tapahtui Kouroun avaruuskeskuksen hallin S3B puhdastilassa, mistä raketin kokonainen nokkaosa kuljetetaan laukaisualustalle ensi viikolla kun raketti on siirretty kokoonpanohallistaan sinne ja nostettu pystyyn.

Itse Sojuz-raketti on jo valmis; sitä on koottu Venäjältä tuoduista osista jo alkusyksystä alkaen ja se on ollut valmiina odottamassa marraskuun alusta. Se kuljetetaan (samaan tapaan kuin esimerkiksi Baikonurissa) rautatiekiskoilla vaakatasossa erityisvalmisteisen vaunun päällä kokoonpanohallistaan laukaisualustalle, missä se nostetaan pystyasentoon.

Siinä missä Baikonurissa raketti kuljetetaan laukaisuvalmiina alustalle, liitetään Kouroussa hyötykuorma – siis raketin ylin vaihe Fregat ja sen päällä oleva satelliitti suojakartion sisällä – kantoraketin nokkaan vasta laukaisupaikalla.

Laukaisu on edelleen aikomus tehdä ensi torstaina 19. joulukuuta klo 11:12:19 Suomen aikaa (06:12:19 paikallista aikaa Kouroussa). Hieman yli kaksi tonnia laukaisun aikaan painava Gaia on kaikkiaan 25. Arianespace-yhtiön avaruuteen lähettämä tieteellinen satelliitti.

Gaian Sojuz-rakettia koristaa suurikokoinen kuva Gaiasta, tähtitaivaasta ja avaruutta ihmettelevästä Gaia-jumalattaresta. Kerroimme enemmän kuvasta ja Gaia-nimen taustasta aiemmassa artikkelissamme Tarina Gaian logon taustalla.

Palamme kantorakettiin ja laukaisun yksityiskohtiin tarkemmin ensi viikolla.

Sojuzin kokoonpanohallin MIK:n ovi ja taustalla näkyvä laukaisualustan suojatorni. Kuva: Timo Prusti.

Jari Mäkinen

Omalaatuiselta, kultapaperiin käärityltä tölkkimäiseltä paketilta näyttävä Gaia kiinnitettiin myöhään tiistaina Sojuz-kantoraketin ylimmän vaiheen päälle. Raketin ylimpänä vaiheena toimii Fregat, venäläistekoinen rakettivaihe, joka tulee viemään Gaian Maan luota kohti Lagrangen pistettä L2 vievälle radalle.

Fregat on omatoiminen, luotettavaksi osoittautunut rakettivaihe, jota voidaan käyttää niin Maata kiertävien satelliittien vientiin tarkasti oikealle radalle, planeettaluotainen lähetykseen ja Gaian tapaan omalaatuisemmillekin lentoradoille kuljettamiseen.

Seuraavaksi Gaian ja Fregatin muodostama "pino" suljetaan raketin nokkakartion sisään. Kartio koostuu kahdesta puolikkaasta, jotka liitetään yksinkertaisesti toisiinsa. Sen jälkeen satelliittia ei enää nähdä, vaan viimeiset kuvat siitä Maan pinnalla voidaan ottaa juuri ennen kuorien kiinnittämistä toisiinsa. Gaia itse on sen sijaan koko ajan hengissä: siihen syötetään virtaa johdolla, se on toiminnassa, siihen ollaan yhteydessä ja sen toimintoja tarkkaillaan koko ajan. Satelliitille laukaisu avaruuteen on kuin lapsen syntymä: lapsi on jo hengissä äidin kohdussa ja tulee toimeen napanuoran ansiosta, mutta vasta synnytyksen jälkeen lapsi on lopullisessa toimintaympäristössään ja toimii itsenäisesti.

Laukaisu tapahtuu viikon kuluttua torstaina 19. joulukuuta klo 11:12:19 Suomen aikaa.

Fregat (alhaalla) ja Gaia (ylhäällä) juuri ennen toisiinsa liittämistä. Kullan värinen materiaali molemmissa aluksissa on suojamateriaalia, joka kiiltävänä heijastaa Auringon valoa ja auttaa siten pitämään lämpötilan vakiona aluksen sisällä. Fregatin ja Gaian pinnoite on hieman eri väristä, koska ne ovat eri valmistajien tekemiä ja Fregatin pinnoitteen pitää kestää vain muutaman tunnin ajan avaruudessa. Kuvat: Arianespace.

Jari Mäkinen

Marraskuun lopussa ESAn tähtikartoittajasatelliitti Gaia oli jo lähes valmis laukaisuun, jonka pitäisi nykysuunnitelman mukaan tapahtua 19. joulukuuta Kouroun avaruuskeskuksesta Ranskan Guayanasta, Etelä-Amerikasta päiväntasaajan luota Atlantin rannikolta klo 11:12 Suomen aikaa.

Olennaisin Gaialle itselle tapahtunut asia viime päivinä oli sen tankkaus. Laukaisun aikaan sillä on tankeissaan 296 kg polttoainetta, mistä suurin osa käytetään matkalla havaintopaikalle Lagrangen pisteeseen numero 2 noin 1,5 miljoonan kilometrin päässä Maasta sekä asettumiselle oikealle paikalle siellä. Sen jälkeen aluksen isoja rakettimoottoreita käytetään vain suuriin radan- tai asennonmuutoksiin, sillä satelliitin rutiininomaisesta asennonsäädöstä pidetään huolta pienemmillä kylmää kaasua suihkuttavilla mikrorakettimoottoreilla.

Gaian asennonsäätö on periaatteessa helppoa, sillä sen ei täydy monien teleskooppien tapaan osoittaa tarkasti tiettyyn kohtaan taivaalla, vaan se pyörii hitaasti akselinsa ympäri – nopeus on neljä kierrosta vuorokaudessa. Verkkainen vauhti kääntää sitä koko ajan uuteen kohtaan taivasta ja pitää samalla sen hyrräilmiön avulla suunnassaan.

Voimakkaiden rakettimoottorien polttoaineena käytetään hydratsiinia, luotettavaa ja toimintavarmaa, mutta valitettavasti ihmisille hyvin myrkyllistä nestettä. Siksi Gaian tankkaaminen tehtiin hyvin varovasti ja erityisesti tankkaukseen varustellussa rakennuksessa. Sitä varten Gaia piti siirtää erityisessä, hyvin puhtaassa kuljetuslaatikossa Kouroun avaruuskeskuksessa rakennuksesta toiseen, niin sanotusta S1B-hallista S5-rakennukseen.

Suuri säiliö, missä käytännössä laukaisuvalmis Gaia siirrettiin hallista toiseen, oli kuin pieni puhdastila. Siinä on oma ilmastointilaitteistonsa, mikä pitää sen sisäilman oikeassa lämpötilassa, kosteudeltaan sopivana ja mahdollisimman pölyttömänä.

Gaian käyttöön laatikko oli hieman suuri, sillä se on suunniteltu suurimpia Ariane 5:n kyytiin mahtuvia satelliitteja varten. Tällainen on muun muassa suuri ATV-rahtialus. Sama kuljetuslaatikko on palvellut aikaisemmin myös sellaisia kuuluisia avaruusaluksia kuin Herschel, Planck ja Envisat.

Kuljetus hallista toiseen eteni varovasti vauhdikkaimmillaan vain 10-20 kilometrin tuntinopeudella kuorma-auton vetämänä. Vajaan kilometrin matkaan kului hieman vajaa tunti.

Aivan ilman ongelmia ei operaatio kuitenkaan sujunut: kun Gaia oli saatu tankkaushallin ilmalukkoon, huomattiin, että lintu oli lentänyt avoimesta ovesta sisälle. Se piti hätistää pois ja tila puhdistaa uudelleen, ennen kuin kallisarvoinen satelliitti nostettiin pois kuljetuslaatikostaan.

Sen jälkeen Gaia kiinnitettiin erityiseen tankkaustelineeseen, minkä päällä sen tankit täytettiin polttoaineella maanantaina 2. joulukuuta.

Tämän jälkeen Gaia on siirretty kantoraketin nokkaan kiinnitettäväksi. Ensin se liitetään sovittimeen, mikä myöhemmin kiinnitetään kantoraketin ylimpään (neljänteen) vaiheeseen, joka tunnetaan nimellä Fregat. Sitten Gaian ympärille kiinnitetään raketin nokkakartio. Lopulta koko nokkapaketti nostetaan laukaisualustalla odottavan Sojuz-kantoraketin nokkaan.

Seuraamme tästä alkaen tiiviimmin Gaian laukaisuvalmisteluja, laukaisua 19. joulukuuta ja sen jälkeen satelliitin matkaa kohti havaintopaikkaansa. Gaian tieteellinen johtaja on suomalinen Timo Prusti ja Helsingin yliopiston tutkijat osallistuvat aktiivisesti lennon tieteelliseen toimintaan.

Satelliitteja avaruuteen kuljettavien kantorakettien kyljessä on lähes aina satelliitin logo tai jokin siihen liittyvä kuva. Niinpä ESAn Gaia-satelliittia varten piti myös suunnitella sellainen.

Periaatteessa sen tekeminen oli helppoa, sillä kaikki halusivat siihen olennaiset asiat tästä tähtitaivasta kartoittavasta tekeskoopista: tähtiä, maapallon, Gaian itsensä ja jumalatar Gaian ja luonnollisesti Gaia-nimen kirjoitettuna. Mutta lisäksi siihen piti saada jotenkin ilmennettyä ihmiskunnan kiinnostus maailmankaikkeutta kohtaan.

Lopulta, monien eri puolelta Eurooppaa olevien projektiin osallistuvien ihmisten syöttämien ideoiden ja ehdotusten jälkeen lopullinen kuva valmistui. Siinä jumalatar Gaia onkin pieni tyttö, joka katsoo ylös tähtiin.

Sen jälkeen kun kuva oli hyväksytty, piti se yksinkertaisesti paikaa 3,5 x 3,5 metriä kooltaan olevalle tarralle, joka kiinnitettiin huolella Sojuz-kantoraketin nokkakartioon.

Nimi "GAIA" oli alun perin lyhenne sanoista Global Astrometric Interferometer for Astrophysics, koska aikomuksena oli laukaista satelliitin mukana vain yksi tähtitaivasta tarkkaileva interferometri. Se korvaantui myöhemmin nykysenkaltaisella havaintolaitteella, joka on huomattavasti monipuolisempi ja parempi, mutta alkuperäinen nimi haluttiin säilyttää.

Yksi syy nimen säilyttämiseen on se, että Gaia on myös kreikkalaisen mytologian jumalatar: itse asiassa alkujumala, joka on useiden jumalten ja titaanien äiti. Hesiodos kertoo teoksessaan Jumalten synty, kuinka Kaaoksen jälkeen syntyi runsaspovinen Gaia. Gaia synnytti itsestään kolme lasta, joiden kunkin kanssa hän sai jälkikasvua: Uranoksen (taivas) kanssa Gaia sai mm. 12 titaania, 3 satakätistä sekä 3 kyklooppia, Pontoksen (meri) kanssa Gaia sai lapsia, joista tuli meren jumalia kun taas Gaian ja Tartaroksen (manala) liitosta puolestaan syntyi Tyfon ja Ekhidna.

blogi

esablog

gaia