laskeutumispaikka

Nasan InSight-luotain laskeutui juuri Marsiin - mutta minne?

Ma, 11/26/2018 - 20:54 Jarmo Korteniemi
Kuva: NASA/JPL-Caltech/Lyle Tavernier

InSight-luotain laskeutui onnistuneesti Marsiin. Sen on tarkoitus perehtyä planeetan sisuksiin täysin uusilla tavoilla. Kerromme tässä jutussa laskeutumispaikasta ja sen valintaperusteista tarkemmin.

NASAn InSight-luotain laskeutui Marsiin 26.11.2018 kello 21.54 Suomen aikaa. Tiedetuubi seurasi tapahtumia livenä ja raportoi onnistuneesta laskeutumisesta.

InSightin laskeutumispaikka sijaitsee aivan päiväntasaajan pohjoispuolella: 4.5° pohjoista leveyttä ja 135.9° itäistä pituutta. Tarkemmin sanottuna Elysium Planitia -nimellä tunnetun tasangon länsiosissa.

Maapallolla vastaavat koordinaatit osuisivat Tyyneenmereen 650 kilometriä Uuden-Guinean saaresta pohjoiseen. Marsin tapauksessa kyse on pohjoisista alangoista, jotka ovat kenties myös joskus olleet sikäläisen meren peitossa.

Aluetta voisi kuvailla "tarkoituksella tylsäksi". Alueen pinta on moneen kertaan muokkautunutta tuliperäistä ja veden tuomaa ainesta, jotka peittävät muinaisia laavatasankoja ja sitä mahdollista merenpohjaa. Satelliittikuvista erottuvia mielenkiintoisimpia asioita ovat pienet kraatterit ja tuulen tuivertama lakeus.

Planeettageologi Ingrid Daubar sanoo, että valinnalla on järkisyyt. "Juuri laavatasangot ovat Marsin turvallisinta seutua, sillä ne ovat tasaisia ja niillä on vain vähän kiviä. Mitkä tahansa rinteet voisivat haitata InSightin laskeutumista. Emme halua sen pysähtyvän vaappumaan yksi jalka kiven päällä. Halusimme myös varmistaa että laskeutujan vieressä on paikat joille tieteelliset laitteet voi laskea."

InSightilla on kaksi päälaitetta. Toinen on seismometri, joka rekisteröi Marsin pinnan tärinää ja toinen, muutaman metrin syvyyteen kaivautuva "myyrä" tai virallisemmin "itsehakkautuva naula", seuraa pinnan alta tulevaa lämpövuota. Lisäksi mukana on säätilaa mittaava laite sekä heijastin, jota voidaan myöhemmin käyttää pinnan tarkassa laserskannauksessa. (Apollo-astronautit jättivät Kuun pinnalle vastaavia peilejä, joiden avulla on esimerkiksi määritetty kuinka nopeasti kiertolaisemme etääntyy Maasta.)

InSightin seismometri ja myyrä asetetaan pinnalle robottikäden avulla, ja paikka valitaan Nasan kulkijoiden kameroista kehitetyillä uusilla kameroilla. InSightin on kuitenkin turha odottaa ottavan henkeäsalpaavia panoraamakuvia, sillä kamerat on tarkoitettu juuri laitteiden toiminnan varmistamiseen.

Eikä maisemankaan odoteta olevan kummoinen.

"Emme oikeastaan juurikaan välitä siitä mitä pinnalla on, paitsi aivan lähiympäristössä jahka laskeutuminen saadaan hoidettua. Sitten haluamme varmistaa että laitteet pystyvät tekemään työnsä. Seismometrin täytyy asettua tasaisesti ja tukevasti alle 15 asteen rinteeseen. Itseporautuvan "myyrän" eli HP3-laitteen täytyy pystyä kaivautumaan pinnan alle ongelmitta. Siksi pinnan täytyy olla rikkoutunutta hienojakoista ainesta eikä mitään todella kovaa ainesta. Joukossa ei saa olla paljoa kiviä, tai laite ei pääse riittävän syvälle pinnan alle."

Vain pienellä ratamuutoksella olisi päästy tutustumaan lähialueiden erikoisuuksiin, kuten vulkaaniseen tuhkaan hautautuneeseen vain muutaman miljoonan vuoden ikäiseen ahtojääalueseen, eräisiin planeetan suurimpiin tulivuoriin, tai mittaviin laavatasankoihin. Nuoria pohjoisia alankoja ja vanhoja eteläisiä ylänköjä jakava vyöhykekin alkaisi vain muutaman sadan kilometrin päästä. Curiosity-kulkija on juuri niillä seuduin tutustumassa planeetan vesihistoriaan.

"Valitsimme Elysium Planitian koska InSight on hieman erilainen kuin aiemmat [Mars]lennot. Insightilla on tarkoitus tutkia asioita, joita voitaisiin tutkia melkein missä vain Marsin pinnalla. Laskeutumispaikka valittiin enemmänkin teknisten kriteerien kuin tieteen mukaan", Daubar selittää.

"Tämä on aurinkokennolento, eli saamme kaiken energian auringosta. On hyvä olla päiväntasaajan lähellä, sillä se maksimoi energiamäärän." Luotaimen on tarkoitus pysyä toiminnassa vähintään yhden Marsin vuoden verran eli 690 päivää, joten pysyvä energianlähde on tarpeen.

Alueen tuli myös sijaita mahdollisimman matalalla. Näin kaasukehän jarrutusvaikutus saadaan käytettyä mahdollisimman tehokkaasti hyödyksi. Pääasia tietysti on, että InSight pääsi turvallisesti pinnalle ja onnistuu tutkimaan pinnanalaista maailmaa.

InSightin laskeutumisellipsi on harvinaisen suuri. Se on huimat 130 x 30 kilometriä, kun esimerkiksi Curiosity-mönkijän ellipsi oli kooltaan vain 20 x 7 km. Toisaalta laitteiden tekniset tavoitteet ovat aivan erilaiset. InSightin ei ole tarkoitus perehtyä yksityiskohtiin vaan planeetan yleiseen olemukseen.

InSightille oli määritetty laskeutumisellipsi, jonka alueelle se päätyi noin 99 prosentin todennäköisyydellä. Vastaava alue määritetään mille tahansa alukselle, joka syöksyy kaasukehän läpi suurella nopeudella kohti pintaa. Paikan epätarkkuuteen vaikuttavat esimerkiksi eri korkeuksilla vallitsevat tuulet ja kaasutiheydet, sekä muut pienet etukäteen ennustamattomat asiat. Aivan tarkan laskeutumispaikan tavoittelu olisi vaikeaa, sillä laitteen täytyisi pystyä reagoimaan aktiivisesti pieniin muutoksiin lentoradassa. Tämä lisäisi laitteiston monimutkaisuutta ja virheiden sattumisen riskiä aivan turhaan.

Kirjoittaja on Marsin geologiaan erikoistunut planetologi.

Päivitys 22.40: Juttua päivitetty tiedolla onnistuneesta laskeutumisesta.

Otsikkokuva: JPL:n harjoittelija Heather Lethcoe odottelee InSightin laskeutumista (NASA/JPL-Caltech/Lyle Tavernier)

"J" on nyt Agilkia

Ti, 11/04/2014 - 22:42 Toimitus
Laskeutumispaikan nimi on nyt Agilkia

Vajaa viikko siihen, kun Rosetta-luotaimen Philae-laskeutuja irrottautuu omille teilleen ja suuntaa alas kohti komeetta 67P/Churyumov-Gerasimenkon pintaa!

Nyt laskeutumista voikin alkaa toden teolla jännittämään, sillä paikka, minne Philae koittaa laskeutua, ei ole enää nimeltään pelkkä kirjain "J", vaan sille on annettu oikea nimi: Agilkia.

Nimestä järjestettiin kilpailu, jonka tuloksena Philaen laskeutumisryhmä valitsi voittajaksi tämän Niilissä Egyptin eteläosassa olevan saaren nimen. Saarella on koko joukko ammoisen egyptiläisen kulttuurin rakennuksia, kuten esimerkiksi kuuluisa Isiksen temppeli. Nimi jatkaa siis Egypti-teemaa, joka nivoutuu Rosettan kiveen ja edelleen laskeutujalle nimen antaneeseen Philaen saareen, mistä löydettiin aikanaan obeliski, joka auttoi Rosetta kiven viestin selvittämisessä.

Agilkia oli itse asiassa eräs suosituimmista ehdotuksista, sillä yli 150 henkilöä oli sitä mieltä, että se olisi sopivin laskeutumispaikan nimeksi. Koska vain yksi saattoi kuitenkin voittaa pääpalkinnon, matkan ESAn lennonjohtoon Darmstadtissa seuraamaan Philaen laskeutumista, valitsi arpa "viralliseksi voittajaksi" nimeä ehdottaneen ranskalaisen Alexandre Brousten.

Kaikkiaan ehdotuksia saatiin yli 8000 135 maasta ympäri maapallon. Suuri määrä ja ehdotusten moninaisuus sai ryhmän tekemään työtä todella kovasti ja lopulta voittajan valitsemiseen tarvittiin yksi ylimääräinen vuorokausi siitä mikä alun perin luvattiin voittajan julkistuspäiväksi.

Rosetta-laskeutujan kohde valittiin

Ma, 09/15/2014 - 14:56 Markus Hotakainen

Viikonlopun aikana Rosettan Philae-laskeutujalle sopivaa määränpäätä pohtinut työryhmä teki valintansa: laskeutumispaikaksi valittiin J, joka on Churyumov-Gerasimenko-kaksoiskomeetan pienemmän puoliskon pinnalla. Varapaikaksi valikoitui C, joka on puolestaan isommalla puoliskolla.

Satakiloinen laskeutuja suuntaa komeetan ytimen pinnalle parin kuukauden päästä, 11. marraskuuta. “Yksikään ehdolla olleista paikoista ei täyttänyt kaikkia vaatimuksia sataprosenttisesti, mutta J on selkeästi paras vaihtoehto”, totesi Stephan Ulamec, jolla on päävastuu Philaesta.

Nyt päätetty laskeutumispaikka tarjoaa mahdollisuuden tutkia monipuolisesti komeetan eri ominaisuuksia: ikivanhaa ainesta Aurinkokunnan syntyajoilta, ytimen koostumusta ja rakennetta sekä aktiivisuuden taustalla olevia ilmiöitä. Valitun laskeutumispaikan lähistöllä on jo havaittu merkkejä aktiivisuudesta, mutta se ei kuitenkaan vaaranna laskeutujan toimintaa.

Samalla paikka on tarpeeksi turvallinen, sen valaistusolosuhteet ovat hyvät ja Rosetta-luotain voi olla hyvin yhteydessä laskeutujaan pinnalla. Philae-laskeutuja pystyy arvioiden mukaan huonoimmassakin mahdollisessa tapausessa toimimaan pari päivää pinnalla ja tekemään vähintään pari kertaa kaikki tärkeimmät tutkimuksensa.

Laskeutumisen onnistumisen todennäköisyydeksi tänään Pariisissa valintaansa selittänyt päällikkö-, tutkija- ja lennonjohtajatyhmä arvioi 70-75%. Vaikka laskeutuja osuisikin huonoon kohtaan pinnalla ja esimerkiksi kaatuisi, se pystyy toimimaan ja saamaan ainakin joitain tietoja.

Viisi "finaaliin" päässyttä ehdokasta laskeutumispaikaksi - A, B, C, I ja J - valittiin elokuun lopulla. Sen jälkeen Rosetta hivuttautui noin 30 kilometrin etäisyydelle komeetan ytimestä, jolloin saatiin entistä tarkempia tietoja eri vaihtoehdoista ja toisaalta pystyttiin paremmin arvioimaan, kuinka hankalaa eri laskeutumispaikoille olisi päästä.

Nyt kun laskeutumispaikka on valittu, tutkijoilla on edessään työntäyteisiä viikkoja, kun Philaelle lasketaan parasta mahdollista reittiä komeetan ytimen pinnalle. Laskeutuminen on suunniteltu jo hyvin etukäteen, mutta . Seitsemän tuntia kestävä laskeutuminen tapahtuu automaattisesti, ja sen – sekä mahdollisten varasuunnitelmien – ohjelmointi Rosettaan ja Philaeen kestää tämän pari kuukautta. Koodi täytyy tarkistaa moninkertaisesti.

Samalla tietysti Rosetta lähettää yhä tarkempia kuvia ja mittaustuloksia komeetasta ja sen lähiympäristöstä, ja ratasuunnitelmia muutetaan mahdollisesti näiden mukaisesti.

Laskeutumispaikkavalinta vahvistetaan uudelleen 14. lokakuuta, kun komeetan aktiivisuuden kehittymistä on seurattu ja laskeutumispaikkaa on kuvattu vieläkin tarkemmin. Mikäli tuolloin päätetään, että paikkaa tulee vaihtaa, joudutaan laskeutumista lykkäämään mahdollisesti jopa 28 vuorokautta. Tällä hetkellä mikään ei kuitenkaan viittaa tähän ja lennonjohdossa varaudutaan laskeutumiseen 11. marraskuuta.

Vaikka laskeutuminen onkin lennon kohokohta, jatkaa Rosetta itse komeetan tutkimista parin vuoden ajan.

Lue lisää: Tiedetuubi haastatteli Pariisissa lennon päätutkijaa Matt Tayloria.

Matt Taylor

Jännitys tiivistyy…

Ma, 08/25/2014 - 22:14 Markus Hotakainen
Kuva: ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA

Maanantaina julkistettiin viisi ehdokasta Rosetta-komeettaluotaimen Philae-laskeutujan kohdealueeksi. Valinnan perustana käytettiin yhä tarkemmiksi käyneitä kuvia, joita Rosetta on ottanut ytimestä lähestyessään sitä koko elokuun ajan.

Laskeutumispaikkaa valittaessa on otettava huomioon monia tekijöitä. Sen on oltava turvallinen sekä lähestymisen että itse laskeutumisen kannalta ja tarjottava parhaat mahdolliset edellytykset ytimen pinnalla tehtävälle tieteelliselle tutkimukselle.

Valinta on vaikea, sillä kuten Jean-Pierre Bibring, yksi laskeutujan päätutkijoista, totesi: "Komeetta on tyystin toisenlainen kuin aiemmin näkemämme ja osaa sen piirteistä emme vielä edes ymmärrä. Nyt valitut viisi paikkaa tarjoavat meille parhaat vaihtoehdot laskeutumiselle sekä komeetan koostumuksen, rakenteen ja aktiivisuuden tutkimukselle.”

Tehtävää mutkistaa myös se, että luotaimen navigoinnin epävarmuustekijät ytimen lähettyvillä asettavat rajansa laskeutumisen tarkkuudelle. Etukäteen Philaen laskeutumispaikka pystytään määrittämään noin neliökilometrin kokoisen ellipsin alueelle.

Valittujen kandidaattien tunnukset ovat omituisesti A, B, C, I ja J, mutta selitys löytyy siitä, että ne perustuvat kymmeneen esikarsintaehdokkaaseen, joista viisi pudotettiin pois.

Ehdokas A
Alue sijoittuu komeetan ytimen isomman puoliskon pinnalle, mutta siltä avautuvat hyvät näkymät myös pienempään osaan. Puoliskoja yhdistävän “kannaksen” alueella tapahtuu todennäköisesti kaasupurkauksia. Pinnanmuotojen tarkempi tutkimus vaatii yksityiskohtaisempia kuvia ja myös alueen valaistusolot ovat jatkotarkastelun kohteena.

Ehdokas B
Alue on pienemmän puoliskon pinnalla kraatteria muistuttavan rakenteen kohdalla. Maasto vaikuttaa tasaiselta, joten laskeutumisen kannalta se on turvallinen, mutta valaistusolot eivät ehkä ole parhaat mahdolliset pitkäaikaisten havaintojen kannalta. Alueella on isoja lohkareita, joten pinnalla on todennäköisesti tapahtunut muutoksia, jotka tekevät pintamateriaalista vähemmän “alkuperäistä” kuin muilla paikoilla.

Ehdokas C
Alue on ytimen isommalla puoliskolla. Maasto on hyvin vaihtelevaa – syvänteitä, kukkuloita, jyrkänteitä ja tasankoja – mutta tarkempi arviointi edellyttää yksityiskohtaisempia kuvia. Valaistusolot ovat erinomaiset myös pitkäaikaisia havaintoja ajatellen.

Ehdokas I
Alue on pienemmällä puoliskolla ja se on suhteellisen tasainen. Osa pinta-aineksesta vaikuttaa tuoreelta, mutta myös tämän ehdokkaan tarkempaan arviointiin tarvitaan yksityiskohtaisempia kuvia. Valaistusolot ovat hyvät.

Ehdokas J
Alue on samankaltainen kuin ehdokas I. Alueella on kiinnostavia maastonmuotoja ja hyvät valaistusolosuhteet. Alueella olevat lohkareet ja kielekkeet vaativat kuitenkin vielä tarkempaa arviointia.

Tulevina päivinä Rosetta siirtyy yhä lähemmäs ydintä. 50 kilometrin etäisyydeltä otettavat kuvat mahdollistavat valittujen ehdokkaiden jatkotutkimukset. Asiassa edetään rivakasti, sillä alueet arvioidaan ja sijoitetaan paremmuusjärjestykseen 14. syyskuuta mennessä.

Ykkös- ja kakkosvaihtoehtoja varten laaditaan yksityiskohtaiset lähestymis- ja laskeutumissuunnitelmat. Kun Rosettan etäisyys ytimestä on 20–30 kilometriä, sen kuvien perusteella tehdään yksityiskohtaiset kartat pää- ja varalaskupaikkojen maastonmuodoista, erityisesti isokokoisten lohkareiden sijainneista. Siinä vaiheessa laskeutumisalue voidaan vielä vaihtaa.

Laskeutumisajankohdaksi on kaavailtu marraskuun 11. päivää, mutta aikataulu ja lopullinen päätös laskeutumispaikasta tehdään vasta 12. lokakuuta.