Hayabusa

Ensimmäinen tieto pinnalla olleesta MASCOTista oli hälyttävä: sen tutkimuslaitteet kuumenivat. Samalla itse laskeutuja ei kertonut mitään ylilämmöstä. Lennonjohdossa pääteltiin nopeasti, että tämä johtui siitä, että laskeutuja oli "ylösalaisin".

Niinpä ennalta tehty suunnitelma tehtävistä heitettiin roskiin, ja laskeutuja komennettiin pomppaamaan pinnalla, jotta se kääntyisi oikein päin. Näin kävikin, ja uudesta paikasta saatiin hyviä tutkimustuloksia.

"Kaikki mittalaitteet toimivat hyvin", kertoi Rauer, mutta ei näyttänyt vielä kuvia tai tietoja. Sen sijaan hän totesi iloisena, että "laskeutuja toimi pinnalla peräti noin 17 tuntia". Tänä aikana ennätettiin pomppia pari kertaa lisää, joten lopulta mittauksia saatiin kaikkiaan neljästä paikasta Ruygyn pinnalta.

"Laskeutumispaikkamme oli niin vaikea kuin kuvitella saattaa", Rauer totesi ja näytti kuvaa, missä Ruygun pinnalla tosiaan näkyi valtavasti kivenmurikoita. Siinä missä Hayabusa 1:n tutkima Itokawa oli suurelta osin tasainen, on Ryugu kivien peittämä.

Aurelie Moussi, MASCOT-hankkeen vetäjä Ranskan avaruustutkimuskeskuksessa CNES:issä jatkoi kertomalla, että "edes villeimmissä kuvitelmissamme emme odottaneet näin paljon iloa tästä lennosta."

Olennaisimmat ranskalaisten osat laskeutujassa oli pintaa tutkinut infrapunakamera sekä akku, joka perustui Rosetta-luotaimen Philae-laskeutujan akkuun.

"Odotimme akun toimivan kenties 12 tuntia, mutta siinä riitti virtaa peräti 17 tuntia. Se oli selvästikin todella hyvä."

Moussi oli myös iloinen siitä, että matka luotaimesta pinnalle kesti vain parisenkymmentä minuuttia kahden tunnin sijaan, sillä tämä aika voitiin käyttää tutkimuksiin.

"Lisäksi oli myös hienoa, että MASCOT oli hyvin yhteistyöhaluinen. Yhteys siihen toimi hyvin, paljon paremmin kuin odotimme.

Moussi mainitsi myös koko Hayabusan lentoa viime aikoina haitanneen yllättävän tekijän: taifuunit. Japania on piiskannut monta hirmumyrskyä, jotka ovat heilutelleet yhteydenpitoon käytettyjä antenneja niin paljon, että se on haitannut tietoliikennettä luotaimeen. Siitä huolimatta kaikki on mennyt hyvin.

Nyt vain odotamme konkreettisia MASCOT:in lähettämiä tietoja – ja tietysti lisää kuvia. Nyt koko laskeutumisesta on vain yksi, otsikossa oleva kuva, missä asteroidin röpelöisen pinnan lisäksi näkyy MASCOTin varjo yläoikealla.

MASCOT ei ole kovin suuri: vain noin 30 x 30 x 20 cm.

MASCOT osui pintaan ryömintävauhdilla, koska putoamisnopeus heikkopainovoimaisen asteroidin luona on hyvin pieni. Siksi laskeutujaa ei täytynyt varustaa laskutelineilla tai muilla vastaavilla, vaan tehdä vain sen verran tukevaksi, että se kestää pienen iskun.

Iskuja tuli itse asiassa useampia, sillä "laskeutuminen" oli sarja pomppauksia. Nähtävästi hyvin tumma Ryugun pinta sai MASCOTin hieman sekaisin ja se asettui makaamaan pinnalle ensin "väärin päin", eli sen "alas" laatikkomaisesta laskeutujasta katsova infrapunaspektrometri osoitti ylöspäin. Siksi laskeutuja heilautti itsensä oikeaan asentoon pienen sähkömoottorin kääntämän painon avulla.

Vasta sitten se aloitti mittauksensa mukanaan olevilla laitteilla: se katsoo ympärilleen stereokameralla ja tutkii alla olevaa maastoa infrapunaspektrometrillä. Se mittaa lämpötilaa ja tekee havaintoja magneettikentästä.

Jos kaikki sujuu hyvin, niin myöhemmin sama vempauttajalaite pompauttaa laskeutujan toiseen paikkaan, missä se tekee samat havainnot uudelleen. Jos tämänkin jälkeen akussa on vielä virtaa, voidaan havaintoja tehdä vielä muuallakin – mutta tämä näyttää nyt epätodennäköiseltä.

Virtaa laskeutuja saa siis akusta, eikä sillä ole aurinkopaneeleita. Se siis hiipuu silloin kun sähkö loppuu akuista. Tämän odotetaan tapahtuvan noin 16 tunnin kuluttua toiminnan alkamisesta, eli siitä, kun laskeutuja irtosi Huayabusasta, siis loppuiltapäivästä tai illansuussa Suomen aikaa.

Päivitys 3.10. klo 19: Päivän aikana tapahtumista ei ole kerrottu yksityiskohtaisesti, mutta kaikkia mittauksia on tehty onnistuneesti ja akussa on edelleen virtaa. Toiminta siis jatkuu hieman odotettua pitempään!

Hayabusa 2 kuvasi alaspäin kohti asteroidia laskeutumisen aikana. Tässä kuva on noin 130 metrin korkeudesta ja siinä näkyy hyvin luotaimen varjo asteroidin pinnalla.

Saksassa oleva MASCOTin lennonjohto oli testannut laskeutujan toimintaa jo ennen kuin se irrotettiin Hayabusasta. Sen kameralla otettiin kuvia ja magneettikenttämittarilla tehtiin havaintoja. Kuvia ei kuitenkaan ole vielä lähetetty Maahan – ne ovat luotaimen muistissa. Magnetometrin lukemat kertoivat puolestaan aurinkotuulen aikaan saamasta heikosta magneettikentästä ja luotaimen aiheuttamista voimakkaista häiriöistä, jotka luonnollisesti häipyivät sitä mukaa kun laskeutuja erkaantui siitä.

Juttua on päivitetty klo 15.40.

MASCOT on kooltaan vain 30 x 30 x 20 cm ja sen massa on 10 kg. Sillä on tukeva rakenne ja sen sisällä ovat tutkimuslaitteet, tietokone, akku ja radio, jonka kautta se lähettää tietojaan Hayabuysa 2 -luotaimelle, joka puolestaan välittää ne Maahan. Kuvassa laitteen mallikappale on ilman suojakuoria.

Toinen samankaltainen laskeutuja lähetetään matkaan joskus ensi vuonna. Se on massaltaan hieman pienempi, mutta kooltaan suurempi. Tämä "Rover-2" -nimellä tunnettava laite on 15 x 16 cm kooltaan ja saa ensimmäisten laskeutujapomppijoiden tapaan virtaa aurinkopaneeleista. Tässä kakkosessa on mukana myös LED-lamppuja, joiden avulla se saa kuvia myös yöaikaan.

Kiinnostavin laskeutujista on kuitenkin MASCOT, liki kymmenkiloinen eurooppalaistekoinen laite, joka kantaa mukanaan kameralaitteiston lisäksi infrapunaspektrometrin, magnetometrin ja radiometrin, joilla toivottavasti saadaan tähän saakka parhaimmat ja tarkimmat tiedot asteroidin pinnalta.

Kerroimme tarkemmin MASCOTista jo pari vuotta sitten ja päivitämme tietoja vielä tällä viikolla ennen keskiviikkoa, jolloin laite on tarkoitus pudottaa Ruygun pinnalle.

Samaan aikaan itse luotain tekee myös havaintoja asteroidin läheltä. Alla on kuvia, jotka Hayabusa 2 otti 21. syyskuuta ollessaan vain 64 metrin päässä asteroidin pinnasta. Tarkkuus on vain noin metrin luokkaa, parhaimmillaan vieläkin vähemmän.

Toinen tärkeä tavoite lähelle tulemisessa oli Ryugun pinnan tarkka kuvaaminen. Otsikkokuva onkin otettu noin 1250 metrin korkeudesta, ja siinä näkyy hyvin hiekkaa, kivenmurikoita, kumpuja ja painautumia – jopa kraattereita. Näiden lähikuvien avulla tutkijat päättävät paikan, minne luotain laskeutuu ottamaan näytettä.

Heinäkuun lopussa luotaimen lennosta vastaava Japanin avaruustutkimusvirasto JAXA julkaisi kauniin stereokuvan Ryugusta kuuden kilometrin korkeudesta kuvattuna. Paras tapa nauttia kuvasta on katsoa sitä sinipunalaseilla, joissa oikean silmän päällä on sininen suodatin ja vasemman päällä punainen.

Kuvat: JAXA, University Tokyo, Koichi University, Rikkyo University, Nagoya University, Chiba Institute of Technology, Meiji University, University of Aizu, AIST.

Heinäkuussa luotaimella aiotaan lähestyä Ryugua jopa noin viiden kilometrin päähän, jolloin sen pinnasta saadaan parempia kuvia. Elokuussa mennään vieläkin lähemmäksi, noin kilometrin etäisyydelle.

Tähän mennessä kuvista on saatu selville jo pääpiirteitä Ryugun olemuksesta. Se on kulmikas ja sen pinnalla on paljon yksityiskohtia, kuten noin 150 metriä pitkä kivimuodostelma. Sen "päiväntasaajalla" on pieniä kohoamia ja lisäksi pinnalta on havaittu kraatterimaisia painautumia.

Myöhemmin tänä vuonna luotain hivuttautuu jopa ihan asteroidin kylkeen kiinni ja koettaa napata siitä näytteen. Se tapahtuu tötteröllä, joka työnnetään kiinni pintaan luotaimen kyljestä. Hayabusa 2:n edeltäjä Hayabusa 1 koetti tätä vuonna 2005 ja onnistui vain osittain, koska luotaimella oli monia teknisiä ongelmia. Hayabusa 2 on ykkösen paranneltu versio ja ainakin tähän saakka se on toiminut hyvin.

Näyte otetaan tällaisella noin metrin pituisella tötteröllä. Luotaimesta singotaan asteroidin pintaan pieni kuparista tehty ammus, jolloin pieniä palasia pinnalta sinkoaa pinnasta ja ne johtuvat – toivottavasti – luotaimessa olevaan näytekapseliin. Näytettä koetettaneen ottaa syys-lokakuussa.

Hayabusa 2:ssa on mukana luonnollisesti kameroita ja muita tutkimuslaitteita, joilla asteroidin pintaa kuvataan ja mitataan. Lisäksi sillä on neljä pientä laskeutujaa, jotka singotaan Ryugun pinnalle. Näistä yksi on saksalais-ranskalainen: 22-kiloinen MASCOT on pieni laboratorio, joka tutkii pinnan koostumusta. Se on käytännössä samanlainen kuin oli mukana Rosetta-luotaimen Philae-laskeutujassa.

Nykyisen suunnitelman mukaan MASCOT irrotetaan luotaimesta lokakuun alussa. Laskeutuminen asteroidin pinnalle on varsin yksinkertaista, sillä pienessä painovoimassa se vain vajoaa alas irrotuksen jälkeen. MASCOT tosin saattaa pompata takaisin ylös ja tehdä useampiakin pomppauksia ennen asettumistaan paikalle.

Jos kaikki sujuu suunnitelman mukaan, Hayabusa 2 jättää hyvästit Ryugulle vuoden 2019 lopussa ja suuntaa noin gramman massainen näytelasti mukanaan kohti Maata. Näytekapseli putoaa Australian aavikolle samaan tapaan kuin Hayabusa 1:llä, ja tämä tapahtuu toivottavasti joulukuussa 2020.

MASCOTin mallikappale.

Jo toinen japalinaisluotain asteroidille

Hayabusa 2 on matkalla tutkimaan asteroidia nimeltä 162173 Ryugu.

Tarkoituksena on asettaa luotain kesällä 2018 kiertämään asteroidia, jolloin se pystyy tutkimaan ja mittaamaan sitä aitiopaikalta.

Luotain myös lähettää pienen MASCOT-nimisen laskeutujan asteroidin pinnalle sekä sinkoaa pinnalle myös seitsemän kiloa massaltaan olevan törmääjän. 

Sen jälkeen kun törmääjä on saanut aikaan iskullaan pintaan pienen kraatterin, laskeutuu luotain itse pinnalle saakka ja nappaa mukaansa näytteen törmäyspaikasta. Toimia voidaan katsoa myös kauempaa ennen “laskeutumista” irralleen lähetettävän kameralaitteiston välityksellä.

Jos kaikki sujuu suunnitelman mukaan, palaa Hayabusa 2 näytteineen Maahan vuoden 2020 lopussa.

Kyseessä on jo toinen japanilainen asteroidilento, sillä Hayabusa 1 kävi jo viitisen vuotta sitten tutkimassa asteroidi 25143 Itokawaa ja toi sieltä näytteen vuonna 2010. 

Ensimmäisen Hayabusan matka oli täynnä teknisiä ongelmia, mutta japanilaisten kärsivällisyyden ja neuvokkuuden avulla luotain onnistui tehtävässään lähes suunnitellulla tavalla.

Tämä toinen Hayabusa laukaistiin matkaan vuosi sitten ja tämän huomenna tapahtuvan Maan ohilennon tarkoituksena on napata painovoimalinkouksen avulla maapallolta hieman lisää nopeutta. Luotain poistuu Maan luota 31,9 kilometrin sekuntinopeudella, eli 1,6 km/s vauhdikkaammin kuin Maan luokse saapuessaan.

Mahdollisuus siihen, että luotain jostain syystä suistuisi radaltaan ja osuisi maapalloon, on olematon: ohilentoja on käytetty jo lukuisia kertoja aikaisemmin planeettaluotaimien matkantekoa vauhdittamaan, ja jokainen kerta manöveeri on onnistunut – kiitos luotaimia radoillaan tiukasti pitävien luonnonlakien.

Kuva: Hayabusa-1 kuvasi varjonsa Itokawan pinnalla

Epäonninen Hayabusa-1

Alkuperäisen suunnitelman mukaan Hayabusa-1:n tarkoitus oli palata Maahan näyte mukanaan vuonna 2007, mutta se saapui vasta kolmea vuotta myöhemmin. Syynä tähän olivat suuret vaikeudet, mitä lennon aikana koettiin: oli oikeastaan ihme, että alus pystyi tekemään mitään! Ensin jo menomatkalla suuri aurinkopurkaus vaurioitti aluksen aurinkopaneeleita, jolloin niiden tuottama sähköteho putosi olennaisesti. Tämän seurauksena luotaimen sähkövirtaa vaativien ionimoottorien työntövoima pieneni ja sen seurauksena edelleen mm. aika, jonka luotain saattoi olla asteroidin luona ennen paluutaan, lyheni ja samalla näytteenottokertojen määrää jouduttiin supistamaan kolmesta kahteen. Sitten asteroidin luona oltaessa kaksi luotaimen asennonsäädössä käytettävistä gyroskoopeista rikkoutui, jolloin luotaimen hallinnasta tuli hankalaa. Lisäksi sen polttoainetankki näytti vuotavan. 

Luotain onnistui ottamaan kuvia asteroidista ja tekemään useita tutkimuksia, mutta pienen MINERVA-mikroluotaimen irrottaminen luotaimen kyljestä epäonnistui ja koska ilman sitä itse luotaimen “laskeutuminen” pinnalle oli vaikeaa, ne eivät onnistuneet niin hyvin kuin toivottiin.

Sitten lennonjohto menetti kokonaan yhteyden Hayabusaan, kunnes sai sen jälleen hallintaansa. Lopulta se saatiin takaisin toimintaan, ja huolimatta rikkoontuneista gyroskoopeista ja tehottomista ionimoottoreista Hayabusa kykeni lähtemään paluumatkalle ja sen pikku kapseli laskeutui Australian aavikolle toukokuussa 2010.

Vaikka odotukset eivät olleet suuria, löydettiin laskeutumiskapselin sisältä 1500 pientä hitusta, jotka olivat peräisin Itokawan pinnalta. Ne olivat kiviperäisiä ja sisälsivät paljon oliviinia ja pyrokseenia samaan tapaan kuin monet kivimeteoriitit. Hayabusan instrumentit havaitsivat jo paljon näitä aineita asteroidin pinnallakin.

Alla on kuva Hayabusa-1:n näytekapselista laskeutumisen jälkeen Australian Woomerassa.

Samanlainen, mutta ei samanlainen

Vaikka Hayabusa-2 tulee tekemään kaiken samaan tapaan kuin edeltäjänsä, ovat japanilaiset nyt tehneet paljon varmistaakseen sen, että luotain toimisi paremmin ja olisi kestävämpi.

Uuden luotaimen ionimoottorit ovat paremmat, ohjauslaitteisto on laitettu käytännössä kokonaan uusiksi, antennit sekä asennonsäätölaitteet vaihdettu nykyaikaisiin.

Mukana luotaimessa on MINERVA-mikroluotaimen lisäksi myös pieni lasketuja, jota suunniteltiin myös Hayabusa-1:een, mutta joka jätettiin lopulta pois. Tämän MASCOT (Mobile Asteroid Surface Scout) -laitteen on tehnyt Saksan ilmailu- ja avaruushallinto DLR yhdessä Ranskan kansallisen avaruuskeskus CNES:in kanssa.

Lisäksi Kakkosen mukana on pieni iskeytyjä, joka ammutaan kohti pintaa. Kun se törmää pintaan noin kahden kilometrin tuntinopeudella, muodostuu pieni kraatteri ja siitä sinkoaa ulos materiaalia myös hieman syvemmältä, joten sitä tutkimalla voidaan ikään kuin nähdä myös näkyvän pinnan alle. Jotta törmäys olisi tehokas, on iskeytyjässä 2,5 kilogrammaa kuparia ja 4,5 kg räjähdysainetta.

Iskeytyjä-räjähtäjän lähettämisen jälkeen Hayabusa-2 siirtyy asteroidin taake turvaan, mutta jotta iskua ja sen tuloksena olevaa pilveä voitaisiin tutkia reaaliajassa, lähetetään tapahtumia havainnoimaan erillinen pieni laite, DCAM3. Koska törmäyspilvi leijuu pitkään pinnan yläpuolella, voi luotain käydä imaisemassa siitä näytteitä sisäänsä. 

Lisäksi se poimii näytteitä edeltäjänsä tapaan lähestymällä asteroidia hitaasti hyvin lähelle – oikeastaan siis laskeutumalla, vaikka sillä ei ole laskeutumisjalkoja tai muitavastaavia – ja ottamalla näytteitä tötterömäisellä keräimellään maahanpaluukapselin sisällä olevaan säiliöön.

Näiden kaikkien lisäämisen jälkeen luotaimen kokonaismassa laukaisun aikaan on 590 kg, eli 80 kg enemmän kuin Hayabusa-1.

Mikäli Hayabusa-2 pääsee onnellisesti matkalleen keskiviikkona, se saapuu kohdeasteroidinsa luokse heinäkuussa 2018 ja lähtee takaisin paluumatkalle puolentoista vuoden tutkimusten jälkeen joulukuussa 2019. Näin sen näytekapseli voisi palata Maahan vuotta myöhemmin, joulukuussa 2020.

Kohteena on siis asteroidi (162173) 1999 JU3, mutta se ristittäneen pian “kunnollisella” nimellä – aivan kuten Hayabusa 1:n laukaisun aikaan sen kohde 1998 SF36 nimettiin japanilaisen rakettitutkijan Hideo Itokawan mukaan Itokawaksi. Siinä missä Itokawa oli kivinen S-luokan asteroidi, kuuluu 1998 SF36 C-luokkaan; ne sisältävät todennäköisesti enemmän vettä ja jäätä, ja ovat siten koostumukseltaan ikään kuin kivisten, kovien asteroidien ja komeettojen välimaastossa.

Uusi, todella jännittävä tutkimusmatka on jälleen alkamassa – mutta valitettavasti avaruuden pitkien etäisyyksien vuoksi matka etenee tuskastuttavan hitaasti!