Minne Philae voisi laskeutua?

67P/C-G ja Philae

Rosetta-komeetta on huikean upean näköinen ja paljon monimuotoisempi (kirjaimellisesti) kuin uskallettiin odottaakaan. Tästä seuraa kuitenkin ongelma: laskeutuja Philaen matka alas komeetan ytimen pinnalle tulee olemaan todella hankala. Tai ainakin sopivan laskeutumispaikan valita tulee olemaan vaikeaa.

Rosettan kuvien perusteella komeetan pinta on epätasainen, kraatterien ja repeytymien täyttämä, ja koko ydin on kaksijakoisuutensa vuoksi melkein pelkkää kaltevaa pintaa. Kun laskeutumispaikasta päättävä tutkija- ja insinööriryhmä kokoontuu elokuun 22.-24. päivinä päättämään enintään viidestä mahdollisesta laskeutumispaikasta, pitää heidän ottaa huomioon monenlaisia asioita.

Kaikkein pahimmat pelota on kuitenkin jo saatu karistettua. Stefan Ulamec, laskeutujan tekemisestä vastanneen ryhmän päällikkö Saksan ilmailu- ja avaruushallinto DLR:ssä, kertoi eilen Darmstadtissa, että kuvien perusteella suurin osa pinnasta näyttää varsin pehmeältä. Näin ollen se uhkakuva, jonka mukaan laskeutuja olisi pompannut takaisin avaruuteen kovalta pinnalta, ei näytä todennäköiseltä. Philaen harppuunat ja laskeutumisjalkojen päissä olevat ruuvit pitävät sen todennäköisesti paikallaan.

Laskeutumisen aikaan nopeus tulee olemaan noin 1 metri sekunnissa, eli sama kuin kävelisi päin seinää. Philae on suunniteltu kestämään mainiosti tuollaisesta aiheutuvan iskun – ja paljon enemmänkin. Nopeus on sen verran pieni, että laskeutuja tuskin pomppaa uudelleen omille teilleen.

Pieni painovoima toki tekee laskeutumisesta hankalan, etenkin mikäli Philae sattuisi osumaan kovin kaltevalle pinnalle. Tätä on tutkittu jo aikaisemmin monenlaisissa testeissä, mutta näitä tullaan nyt tekemään lisää Bremenissä sijaitsevalla laskeutujan kaksoiskappaleella sekä erityyppisillä hiekkaisilla kaltevilla pinnoilla.

Ulamecin esitys, ja koko eilisen päivän huima esitysrumba Rosetta-luotaimen komeetan luokse saapumisen kunniaksi on katsottavissa uusintana ESAn nettisivuilta.

Komeetta alkaa heräillä

Euroopan avaruusjärjestön Rosetta-luotain ja Philae-laskeutuja ovat täysin valveilla ja niiden kohteena oleva Churyumovin-Gerasimenkon komeettakin osoittaa piristymisen merkkejä. Ytimen ympärille alkoi huhti–toukokuun vaihteessa kehittyä koma.

Komeetta on vielä yli 600 miljoonan kilometrin etäisyydellä Auringosta, mutta lämpö alkaa jo sulattaa ytimen jäistä ja todennäköisesti hyvin tummaa pintaa. Kaasupurkaukset kuljettavat mukanaan myös pölyä ja yhdessä ne muodostavat ytimen ympärille ainepilven eli koman. Toukokuun alkupäivinä se ulottui jo noin 1 300 kilometrin etäisyydelle läpimitaltaan nelikilometrisestä ytimestä.

Kun komeetta lähestyy Aurinkoa, lämpö nousee ja ytimen aktiivisuus kasvaa. Vähitellen aurinkotuuli alkaa kuljettaa purkautuvaa kaasua ja pölyä mukanaan. Muodostuva kaasupyrstö osoittaa suoraan poispäin Auringosta, mutta raskaammasta aineksesta koostuva pölypyrstö laahaa hieman komeetan jäljessä ja kaartuu sen radan myötäiseksi.

Tässä vaiheessa on mahdoton sanoa, kuinka pitkäksi pyrstöt ensi vuoden elokuuhun ajoittuvan perihelin tienoilla venyvät. Komeetta on silloin kuitenkin kauempana Auringosta kuin Maa, joten näyttävää spektaakkelia siitä ei ole odotettavissa – paitsi tietysti aitiopaikalla väijyvän Rosetta-luotaimen näkövinkkelistä.

Komeetan kirkkaudessa esiintyviä vaihteluita seuraamalla on ytimen pyörähdysaika pystytty määrittämään aiempaa tarkemmin. Sen pituudeksi on saatu 12,4 tuntia, mikä on noin 20 minuuttia lyhyempi kuin aikaisempi arvio.

Rosetta-luotaimen 27.3.–4.5. ottamista yksittäisistä kuvista koostettu animaatio komeetan liikkeestä ja koman ilmaantumisesta ytimen ympärille löytyy täältä.

 

Hyvää huomenta, Philae!

Piirros Philaesta komeetan pinnalla

Komeettaluotain Rosetta heräsi pitkästä horroksestaan tammikuun lopussa ja se on sen jälkeen käynnistellyt hiljalleen laitteitaan ja kameroitaan.

Tänään sen mukana kohti komeetta Churyumov-Gerasimenkoa matkaava laskeutuja Philae heräsi puolestaan unesta. Tapausta seurattiin ja juhlittiin tänään Saksassa maan avaruushallinto DLR:n tiloissa Kölnissä, missä sijaitsee laskeutujan oma lennonvalvomo. Laskeutumisen aikana Rosettan ja Philaen ohjaamisessa sekä tietomäärän hallinnassa on niin paljon puuhaa, että kaksi valvomoa on tarpeen.

Saksa on laskeutujan päärakentaja, mutta mukana on koko joukko eurooppalaisia ja muitakin kumppaneita. Myös Suomi on mukana Philaessa, sillä Ilmatieteen laitoksessa on tehty sen muistipiirit ja laitos on päävastuussa laskeutujan veden etsintään käytettävästä, PP-laitteesta (Permittivity Probe). PP-laite liittyy laskeutujassa olevaan suurempaan instrumenttikokonaisuuteen, SESAMEen, jonka tehtävänä on mitata komeetan ytimen pintakerrosten ominaisuuksia, erityisesti sähköisiä ominaisuuksia. PP-laitteen anturit ovat ensimmäiset komeetan pintaan osuvat laskeutujan osat, koska laskeutujan laskutelineinä toimivien jalkojen tassut ovat itse asiassa laitteen antureita.

Lennonvalvomon näyttöruuduille ilmestynyt muutos käyrässä kertoi Philaen heränneen. Nyt sen alijärjestelmiä ja mittalaitteita käynnistetään vähitellen.

Philae pääsee tositoimeen näillä näkymin marraskuussa 2014, mutta päätös ajankohdasta ja paikasta, minne se suuntaa, tehdään luonnollisesti vasta sen jälkeen, kun Rosetta on ensin ennättänyt tutkia ja kuvata komeetan pintaa tarpeeksi. Tämä alkaa näinä aikoina, sillä jo parin kuukauden päästä Rosetta pääsee komeettansa luokse. Todennäköisesti elokuussa jo tiedetään minne Philae suuntaa.

Komeetan heikko painovoimakenttä tekee laskeutumisesta hieman erilaista kuin esimerkiksi Marsiin laskeutumisesta: hidastamisen sijaan laskeutumisrakettimoottori tehtävänä on nyt työntää laskeutujaa kohti komeetan pintaa.

"Laskeutuminen kestää vartista puoleen tuntiin riippuen siitä, miltä korkeudelta päätämme aloittaa laskeutumisen. Radiosigaalin hitauden vuoksi emme voi mitenkään kauko-ohjata laskeutumista, vaan luottaa luotaimen oman automatiikan toimintaan", selitti laskeutujasta vastaava Philippe Kletzkine jokunen vuosi sitten haastattelussa. "Laskeutumiskäskyn jälkeen voimme vain toivoa parasta ja odottaa radioviestiä komeetan pinnalta."

Pintakosketuksen aikaan laskeutuja ankkuroi itsensä pinnalle kahdella harppuunamaisella ankkurilla. Tämän jälkeen sen laskeutumisjaloissa olevat ruuvit kiinnittävät värkin tiiviimmin pintaan kiinni. Koska komeetan pinnan tarkkaa rakennetta ei tiedetä, on harppuunoissa kaksimetriset vaijerit siltä varalta, että kiinteän pinnan päällä on paksulti höttömäistä ainetta!

"Pinta voi olla hyvinkin haperoa jäämurskaa tai kivikovaa kalliota, joten harppuunat on suunniteltu toimimaan mahdollisimman erilaisissa pintamateriaaleissa", selittää Kletzkine ja huomauttaa hymyillen, ettei koskaan aikaisemmin avaruuslaitteissa ole tarvittu ankkureita. Jos tarrautuminen Churyn otsalle ei onnistu, sinkoutuu laskeutuja takaisin avaruuteen.

Tiedetuubi on kertonut Rosetta-luotaimesta jo muun muassa näissä jutuissa:

  • Tässä on Chury, Rosettan kohdekomeetta
  • Rosettan vuosi
  • Hyvää huomenta, Rosetta!
  • …ja sitten luotain sanoi ”Piip!”
  • Muista komeettagladiaattori Giotto!
  • Philaen testikappale testattavana DLR:n tiloissa ennen lentomallin viimeistelyä ja Rosetta-luotaimen kylkeen kiinnittämistä sekä laukaisua avaruuteen.

    Hyvää huomenta, Rosetta!

    Maanantaina puolen päivän aikaan 807 miljoonan kilometrin etäisyydellä Maasta pärähtää soimaan herätyskello. Silloin loppuu – toivottavasti – yli kaksi ja puoli vuotta jatkunut Rosetta-luotaimen uinuminen. On aika alkaa valmistautua komeetalle suuntautuvalle kotikäynnille.

    Rosetta laukaistiin pitkälle matkalleen 2. maaliskuuta 2004. Lähtö viivästyi moneen otteeseen ja alkuperäinen kohde, komeetta 46P/Wirtanen vaihtui 67P/Churyumov-Gerasimenkoon. Se kiertää Aurinkoa radalla, jolla se palaa Aurinkokunnan sisäosiin noin 6,5 vuoden välein. Seuraavan kerran komeetta saapuu periheliin eli Aurinkoa lähinnä olevaan ratansa pisteeseen elokuussa 2015 – ja silloin sen seurana on eurooppalainen luotain.

    Kesästä 2011 lähtien Rosetta on ollut syvässä unessa. Tuolloin sen 32 metrin pituiset aurinkopaneelit suunnattiin kohti Aurinkoa ja luotain saatettiin hitaaseen pyörimisliikkeeseen. Minuutin pyörähdysaika riitti pitämään sen vakaasti samassa asennossa Auringon suhteen. Ainoastaan tietokone ja lämmittimet jatkoivat toimintaansa.

    Kun tietokoneen kello näyttää maanantaina aamupäivällä kymmentä UT-aikaa, käynnistyy tapahtumasarja, jonka tuloksena luotain on taas täysin valveilla. Ensin luotaimen asennonmäärityksessä käytettävät tähtikaukoputket alkavat lämmetä toimintakuntoon. Noin kuuden tunnin kuluttua hidas pyörimisliike pysähtyy ja luotain tarkistaa asentonsa tähtien suhteen.

    Kun asento on selvillä, Rosetta kääntyy kohti Maata, kytkee radiolähettimensä päälle, suuntaa antenninsa ja ilmoittaa lennonjohdolle olevansa hereillä. Luotaimen etäisyys on niin suuri, että signaalin matka Maahan saakka kestää kolme varttia. Tieto luotaimen tilasta on odotettavissa illalla kello 19.30–20.30.

    Luotaimen yleiskunnon tarkistuksen jälkeen aletaan käynnistellä sen tieteellistä laitteistoa, johon kuuluu kaikkiaan 11 instrumenttia. Tähän kriittiseen vaiheeseen on varattu aikaa useita kuukausia, sillä Rosetta on vielä noin yhdeksän miljoonan kilometrin etäisyydellä komeetasta. Toukokuussa tehdään radankorjaus, joka suuntaa sen täsmälleen kohti 67P/Churyumov-Gerasimenkon ydintä elokuussa.

     

    Aiemmista komeettaluotaimista poiketen Rosetta ei tee pelkkää pikaista ohilentoa, vaan asettuu komeetan ydintä kiertävälle radalle, ja kulkee sen rinnalla perihelin tuolle puolen. Luotaimen on määrä toimia aina joulukuun 2015 loppuun saakka, jolloin komeetta on jo kovaa vauhtia etääntymässä Auringosta.

    Sen lisäksi, että Rosetta asettuu komeettaa kiertävälle radalle, se lähettää ytimen pinnalle marraskuussa 2014 Philae-laskeutujan. Se ankkuroituu komeetan höttöiseen pintaan ja välittää – mikäli kaikki menee suunnitelmien mukaan – kymmenen mittalaitteen tuottamaa tietoa paikan päältä, kun Aurinkoa lähestyvän komeetan ydin syöksee yhä vinhemmin kaasua ja pölyä avaruuteen.

     

    Rosettan mukana on myös suomalaista tekniikkaa, sillä Patria on rakentanut sen rungon ja Ilmatieteen laitos on osallistunut laskeutujan mittalaitteiden sekä tietokoneosien tekemiseen. Tarkempia tietoja Ilmatieteen laitoksen osuudesta löytyy IL:n sivuilta.

    Komeettaluotaimen hidasta herättelyä voi seurata suorana nettilähetyksenä. Tarkemmat tiedot ja lähetyksen aikataulu löytyy ESAn Rosetta-sivuilta. Myös Tiedetuubi pysyttelee ajan tasalla Rosettan kuulumisista.

    Kuvat ESA/AOES Medialab