Eilisen Galileo-satelliittien laukaisun tärkeimmät tapahtumat

Klo 15:27 Suomen aikaa: Laukaisu

T + 2 min. Neljä apurakettia irtoaa ja niiden keskellä oleva raketin runkona toimiva keskimmäinen vaihe jatkaa toimimistaan.

T + 4 min. Raketin nokkakartio irrotetaan.

T + 5 min 15 sek. Toinen vaihe on sammunut ja irrotettu, kolmas vaihe käynnistyy.

T + 7 min 30 sek. Kolmannen vaiheen rakettimoottori käynnistyy. Raketti on 182 km korkeudessa 1185 km päässä laukaisupaikasta.

T + 9 min 40 sek. Kolmas vaihe on sammunut ja irronnut. Fregat-vaihe ja satelliitit ovat avaruudessa (kuva yllä).

T + 10 min 24 sek. Fregat käynnistää rakettimoottorinsa ensimmäiseen polttoon, jolla satelliitit viedään elliptiselle siirtoradalle kohti lopullista rataansa.

T + 23 min 40 sek. Fregatin moottori on sammunut. Tämän jälkeen Fregat ja satelliitit matkaavat radallaan eteenpäin ja kunhan ne ovat soikean ratansa korkeimmassa kohdassa 3 tunnin ja 39 minuutin kuluttua laukaisusta, muutetaan toisella rakettimoottorin poltolla rata pyöreäksi.

T + 3 tuntia ja 39 minuuttia. Fregat-vaiheen toinen rakettimoottorien poltto alkaa.

T + 3 tuntia ja 44 minuuttia. Fregatin toinen poltto on päättynyt.

Klo 19:15 Galileo-satelliitit irtoavat Fregatista.

Huom: Juttuun on lisätty alkuperäisen kirjoittamisen jälkeen ensin yllä oleva laukaisusekvenssi ja sitten satelliittien tarkat ratatiedot. Sunnuntaina Fregatin toimintahäiriön luonnetta on tarkennettu lisätietojen valossa.

Otsikkokuva: russianspaceweb.ru -sivuston tekemä kuvakaappaus laukaisuvideolta. Toinen kuva: ESA

Sojuz-kantoraketti laukaisualustallaan juuri ennen nostamista pystyasentoon.

Tarkka tutka

Sentinel 1 on itse asiassa kaksi samanlaista satelliittia, joista ensimmäinen, Sentinel-1A, laukaistaan nyt, ja Sentinel-1B  pääsee avaruuteen puolestaan ensi vuonna. Yhdessä ne pystyvät kartoittamaan koko maapallon pinnan siten, että joka kolmas päivä on käytössä täysin uusi kartta. Satelliitit siis kulkevat vähintään joka kolmas päivä jokaisen maapallon paikan päältä siten, että paikka mahtuu satelliittien tutkan keilaan ja tulee kuvatuksi.

Koska kuvaaminen tapahtuu tutkalla, ei pilvisyys haittaa. Työ jatkuu myös päivin ja öin.

Omimmillaan satelliitit ovat maapallon napa-alueita tutkittaessa, koska näiltä alueilta on muuten vaikea saada havaintoja. Lisäksi tutka toimii erinomaisesti esimerkiksi jäätiköiden seurannassa. Esimerkiksi alla oleva kuva on koostettu tutkahavainnoista ja näyttää miten Grönlannin luoteisosassa oleva Petermann-jäätikkö liikkuu.

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.

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.

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.

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.

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.

Andreas oli viime syksyllä Suomea kiertäneen Avaruusrekan vieraileva tähti Oulun pysähdyksellä.

Paljon uutta tekniikkaa

Andreas on koulutukseltaan ilmailu- ja avaruusinsinööri, joten hänen lennollaan tulee olemaan runsaasti tulevaisuuden tutkimuslentoja varten tehtävää tekniikan testaamista.

Lennolla mm. kommunikoidaan miehistön ja lennonjohdon välillä uudella, kokeellisella tavalla ja Andreas tulee käyttämään ESAn erityisesti varustamaa tablettia, jonka avulla asemalla tutkimusta tekevä astronautti voi olla monella tavalla suoraan yhteydessä Maassa oleviin tutkijoihin. Laitteisto tarjoaa myös kätevästi teleläsnäoloa, mitä on tarkoitus tarjota myös suurelle yleisölle internetin kautta. Koskaan aikaisemmin avaruuslentoa ei ole voinut seurata yhtä realistisesti kuin nyt.

Pitkillä avaruuslennoilla olevat astronautit antavat jatkuvasti näytteitä ja heitä mitataan yhtenään, jotta avaruuden olosuhteisiin sopeutumista pystytään tutkimaan ja sen negatiivisia vaikutuksia voidaan torjua. Lyhytkestoisen lennon aikana tähän tietoon ja näihin näytteisiin saadaan erinomaista vertailumateriaalia.

Lennon aikana Andreas tekee myös mm. materiaalifysiikkaan liittyviä kokeita. Kaikki tarvittavat tutkimuslaitteet ovat jo valmiina avaruusaseman eurooppalaisessa Columbus-laboratoriossa.

Lyhyen lennon erinomainen piirre on myös se, että näytteet saadaan toimitettua pikaisesti Maahan lennon päätteeksi.

Lentonsa aikana Andreas tulee pitämään päällään hyvin "avaruudelliselta" näyttävää, lähes ihonmyötäistä spandex-vaatetta, jonka venyvä kangas on muotoiltu siten, että se puristaa haluttuja lihaksia jokseenkin samalla tavalla kuin painovoima tekisi Maan pinnalla.

Ennen Andreasia seuraava eurooppalainen avaruusasemalla on saksalainen Alexander Gerst, jonka puolivuotinen lento alkaa ensi keväänä. Italialainen Samantha Cristoforetti seuraa häntä loppuvuodesta 2014. Andreasin jälkeen matkaan pääsee britti Tim Peake, jonka lento alkaa joulukuussa 2015.

Kun vuonna 2009 valituista astonauteista ensimmäisenä lennolleen päässyt Luca Parmitano on parhaillaan avaruusasemalla, on ainoa toistaiseksi ilman lentoa oleva kuusikon jäsen ranskalainen Thomas Pesquet. Tuskin hänkään joutuu odottamaan lentonimitystään enää pitkään.

Andreas bloggaa lentoonsa valmistautumisesta tanskaksi osoitteessa videnskab.dk/profil/andreas-mogensen ja hänen twitter-nimensä on @astro_andreas.

ESA tulee Tiedetuubiin

Ensi viikosta alkaen ESAn, ja siten myös Andreasin, avaruuskuulumisia voidaan seurata myös täällä Tiedetuubissa, sillä sivustomme aloittaa yhteistyön Euroopan avaruusjärjestön kanssa. ESAn tuella tuotettu materiaali tulee olemaan sivustolla omalla osastollaan, selvästi toimituksellisesta aineistosta erillään. Sivuilla mm. ESAssa olevat suomalaiset kertovat työstään ja hankkeista, joissa he ovat mukana.