Queqiaossa on kaksi kameraa, joiden toivotaan ottavan vastaisuudessa myös kauniita kuvia Kuun takaa. Näitä maisemia ei nähdä siis koskaan Maasta, mutta ne on kyllä kartoitettu jo hyvin monien Kuuta kiertäneiden luotainten avulla.

Ensimmäisenä Kuun kääntöpuolen kuvasi neuvostoliittolainen Luna 3 lokakuussa 1959. Siksi monet siellä olevat kohteet on nimetty Neuvostoliitossa.

Otsikkokuvassa olevassa kuvassa selvimmin näkyvä musta täplä on Moskovan meri. Sen alapuolella, melkein reunassa on Tsiolkovski-kraatteri.

Aivan kaikkea ei kuitenkaan nimetty neuvostovenäläisittäin, sillä Tsiolkovskin oikealla puolella oleva selvä musta kohta on Jules Verne -kraatteri.

Olemukseltaan Kuun kääntöpuoli on aivan erilainen, sillä siellä ei ole toiselta puolelta tuttuja suuria merialueita. Sinne laskeutuminen ja sen parempi tutkimus auttaa osaltaan selvittämään syytä kahden puolen suuriin eroihin.

Hyvän yleiskatsauksen Kuun kääntöpuoleen saa esim. USGS:n kuukartasta.

Queqiao -nimen saanut linkkisatelliitti ohjataan Maan ja Kuun systeemin niin sanottuun toiseen Lagrangen pisteeseen. Ranskalaismatemaatikko Joseph-Louis Lagrangen vuonna 1772 laskemat pisteet ovat kohtia, joissa taivaankappaleiden vetovoimat yhdessä keskipakoisvoiman kanssa saavat aikaan sen, että pisteessä oleva alus pysyy lähes paikallaan.

Maan ja Kuun Lagrangen piste 2 on noin 64 000 kilometriä Kuun takana Maasta katsottuna, ja koska Queqiao käytännössä kiertää avaruudessa tuota pistettä, pystyy se välittämään kätevästi signaaleita lennonjohdon ja Kuun takapuolella olevan laskeutujan välillä.

Queqiao laukaistaan matkaan Pitkä Marssi 4C -kantoraketilla Xichangin satelliittilaukaisukeskuksesta Sichuanin maakunnasta Kiinan keskiosissa. Laukaisu on tarkoitus tehdä maanantaina aamulla kello 5.28 paikallista aikaa, eli Suomen aikaa maanantain puolella klo 00.28.

Eräs viimeisistä Tiangong-1:stä otetuista tutkakuvista; eilen otettu kuva näyttää, että asema oli vielä tuolloin noin 160 km:n korkeudessa ollessaan rakenteellisesti ehjä.
Kuva: Fraunhofer-instituutti.

Mitä tapahtui?

Kuten etukäteen arvioitiin, aseman ratakorkeus putosi nopeasti sunnuntain kuluessa ja lopulta, kun korkeutta oli noin satakunta kilometriä, asema alkoi vajota nopeasti ilmakehän ottaessa siitä otettaan.

Mitä alemmaksi asema tuli, sitä paremmin sen putoamista voitiin ennustaa. Koska se kiersi koko ajan Maata kartan päälle projisoituna samalla kiertoradalla, mutta jonka korkeus vain tuli alemmaksi, voitiin vähitellen sulkea pois alueita, minne se ei ainakaan putoa.

Pian putoamispaikka-arvio oli siten pitkä soiro maapallon pinnalla – aseman viimeinen rata. Lopulta putoamispaikka oli tuon radan kohdalla Tyynessä valtameressä.

Tyyni valtameri oli jo alun perin todennäköisin vaihtoehto yksinkertaisesti siksi, että se on niin suuri.

Epävarmuus putoamisen ajan ennustamisessa johtui ennen kaikkea siitä, että emme osaa tarkasti sanoa kuinka paljon ilmakehän yläosien hyvin harva kaasu – ilmakehän rippeet – jarruttaa aseman ratanopeutta.

Kaasun tiheys riippuu mm. Auringon säteilystä: kun Auringosta tuleva hiukkasvirta, eli aurinkotuuli, ja Auringon säteily osuvat ilmakehän yläosiin, kaasun tiheys muuttuu. Ja näin käy koko ajan, tílanne muuttuu koko ajan. Yöpuolella ja päiväpuolella tiheys on myös hieman erilainen, samoin paikalliset erot ovat sen verran suuria, että niillä on merkitystä.

Lisäksi asema pyöri ja sen kiertorata oli hieman soikea, joten sitä, kuinka paljon eri asennoissa ja missä ratansa kohdassa ilmakehän jarrutusvaikutus oli suurin, oli mahdotonta mallintaa tarkasti.

Ilmakehän jarrutusvaikutus viime viikon lopussa hieman pienempää kuin aiemmin viikolla, mistä johtuen aseman radan putoaminen alaspäin hieman hidastui. Arviota säädettiinkin koko ajan havaintojen perusteella, ja vielä viime hetkillä aika tuli hieman arvioitua aiemmaksi. Viimeisimmät ennusteet eilen illalla povasivat putoamista noin neljän aikaan ja se oli n. 45 minuuttia aikaisemmin.

Ennustaminen tässä meni siis itse asiassa varsin hyvin nappiin, sillä epävarmuustekijät huomioiden työ ei voisi juurikaan onnistua paremmin.

Se, kuinka paljon asemasta selvisi ilmakehän kitkakuumennuksesta kappaleita Maan pinnalle, jää selvittämättä tarkasti. Yleensä määrä on 10 – 40 % alkuperäisestä massasta, kun kyseessä on Tiangongin kaltainen kappale.

Tämä tarkoittaa siis noin 840 kg – kolmisen tonnia tavaraa, useiksi sadoiksi tai jopa tuhansiksi osiksi hajonneena. Ne levisivät noin tuhat kilometriä pitkälle ja satakunta kilometriä leveälle putoamisalueelle.

Taustaa

Kiina on laukaissut avaruuteen kaksi avaruusasemaa, Tiangong-1:n vuonna 2011 ja Tiangong-2:n vuonna 2016.

Näistä nyt pudonnut Tiangong-1 oli virallisesti vain kokeellinen asema. Sen avulla kiinalaiset testasivat telakoitumista avaruusasemaan ja työskentelyä siellä; kaksi miehitettyä lentoa kävikin asemalla, Shenzhou-9 maaliskuussa 2012 ja Shenzhou-10 kesäkuussa 2013.

Tarkalleen ottaen Tiangong-1 oli 10,4 metriä pitkä ja 3,4 metriä halkaisijaltaan oleva sylinteri, jonka sisällä oli 15 m³ paineistettua asuin- ja työskentelytilaa.

Asemasta sojottivat ulospäin kooltaan noin 3 x 7 metriä kooltaan olevat aurinkopaneelit ja sen kokonaismassa oli 8,5 tonnia.

Kakkonen on noin 14,5 metriä pitkä ja hieman painavampi.

Hallitsematon maahanpaluu

Yhteys Tiankong-1:een menetettiin joko täysin tai osittain 16. maaliskuuta 2016, jolloin sen ratakorkeus oli vielä noin 360 km. Sen jälkeen se ei ole voinut pitää rataansa yllä, vaan putosi alemmaksi ilmakehän yläosien ratanopeutta hidastavan vaikutuksen vuoksi alla olevan käydän osoittamalla tavalla.

Tilanne juuri nyt (29.3. klo 14.00)

Tiangong-1 putoaa alaspäin noin 8 km vuorokaudessa ja sen keskimääräinen ratakorkeus on noin 190 km. Aseman pyörimisnopeus on nyt noin 2:23 kierrosta minuutissa. Alla on hyvä video pyörimisestä, mutta twiitissä mainittu korkeusluku on vanhentunut.

Taustaa

Kiina on laukaissut avaruuteen kaksi avaruusasemaa, Tiangong-1:n vuonna 2011 ja Tiangong-2:n vuonna 2016.

Näistä nyt putoamassa alas on ensimmäinen, Tiangong-1, joka oli virallisesti vain kokeellinen asema. Sen avulla kiinalaiset testasivat telakoitumista avaruusasemaan ja työskentelyä siellä; kaksi miehitettyä lentoa kävikin asemalla, Shenzhou-9 maaliskuussa 2012 ja Shenzhou-10 kesäkuussa 2013.

Tarkalleen ottaen Tiangong-1 on 10,4 metriä pitkä ja 3,4 metriä halkaisijaltaan oleva sylinteri, jonka sisällä on 15 m³ paineistettua asuin- ja työskentelytilaa. 

Asemasta sojottaa ulospäin kooltaan noin 3 x 7 metriä kooltaan olevat aurinkopaneelit ja sen kokonaismassa on 8,5 tonnia. 

Kakkonen on noin 14,5 metriä pitkä ja hieman painavampi.

Hallitsematon maahanpaluu

Yhteys Tiankong-1:een menetettiin joko täysin tai osittain 16. maaliskuuta 2016, ja siitä alkaen asema on pudonnut alaspäin. Ilman toistuvia ratakorjauksia ilmakehän hyvin ohuet rippeet hidastavat aseman ratanopeutta ja saa sen putoamaan alaspäin.

Mitä alemmaksi asema putoaa, sitä nopeammin se putoaa alaspäin.

Alun perin aseman kiertorata oli noin 362 kilometriä korkealla, mutta nyt se on enää vain hieman yli 200 km. Asema putoaa nyt alaspäin useita kilometrejä päivässä ja vauhti kiihtyy koko ajan.

Vielä tammikuun puolivälissä asema oli noin 280 km:n korkeudessa, mutta nyt sen ratakorkeus on jo vain noin 200 km. Putoamistahti on jo nopeutunut olennaisesti ja se kiihtyy vain tästä eteenpäin.

Tuoreimmat arviot putoamisajasta liikkuvat aikavälillä 30. maaliskuuta – 2. huhtikuuta, eli asema saattaisi pudota alas jo ensi viikon lopussa. Eri tahojen erilaisin menetelmin tekemien arvioiden keskiarvo on aprillipäivässä, eli huhtikuun ensimmäisessä – täsmälleen viikon päästä sunnuntaissa.

Aseman mitattu ja ennustettu korkeus (Aerospace Corp.)

Putoamispaikka on vielä lähes täysin auki ja kattaa käytännössä yhä koko 43. leveyspiirien välisen alueen. Paikka varmistuu muutaman tuhannen kilometrin tarkkuudella vasta tunteja ennen putoamista, tai vasta itse tapahtuman aikana. Myös se, putoaako osia maahan asti, on epävarmaa.

Tiangong-1 on kiertänyt Maata jo yli kuusi vuotta. Se laukaistiin avaruuteen syyskuussa 2011, minkä jälkeen siellä on vieraillut kaksi miehistöä. Nyt asema on tyhjillään. Vuoden 2016 alun jälkeen asema ei ole ollut lennonjohdon hallinnassa.

Aseman putoamisesta, tarkan ajankohdan ennustamisesta, sekä mahdollisista haitoista on kerrottu tarkemmin kahdessa aiemmassa jutussamme. Tuoreimmista aika-arvioista kertoi nyt ensimmäisenä Suomen kuvalehti.

Yhdysvalloissa kehitetyn prototyypin koeammunta tammikuussa 2008.

Raidetykillä on perinteisiin tykkeihin verrattuna monta etua. Koska kineettisen energian (siis nopeuden) ansiosta pelkän ammuksen tuhovoima on suuri, ei ammuksissa täydy olla räjähdysainetta. Siksi ammusten käsittely on helpompaa ja turvallisempaa. Toiseksi ammuksessa ei ole erikseen ammusosaa ja hylsyä, ja siksi tykin mekaaninen rakenne on yksinkertaisempi. Siksi periaatteessa raidetykki voisi ampua pelottavalla nopeudella sarjatulta.

Kolmas syy, miksi tykki on sotilaiden mielestä hyvin kiinnostava, on se, että sillä voisi korvata risteilyohjuksia: paitsi että ammukset ovat paljon ohjuksia edullisempia, niitä ei voi häiritä samaan tapaan kuin hitaasti lentäviä risteilyohjuksia. Esimerkiksi Yhdysvalloissa 2000-luvun alussa tehtyjen laskelmien mukaan laivassa oleva 64 megajoulen energian saavuttava ase saisi aikaan enemmän tuhoa kuin Tomahawk-ohjus, mutta ammus maksaisi vain murto-osan ohjuksesta.

Ongelmana on kuitenkin se, että raidetykin kehittäminen on osoittautunut hankalaksi.

Kaksi hankaluutta on yli muiden: sähköntuotanto ja materiaalit. Tykki vaatii toimiakseen paljon sähkövirtaa, joka pitää vapauttaa suprajohtaviin magneetteihin silmänräpäystäkin nopeammin.   Tarvittava määrä sähköä on kyllä helppo tuottaa, mutta sen vapauttaminen nopeasti on vaikeaa. Tähän on käytetty toistaiseksi suuria kondensaattoreita.

Magneetit ovat suprajohtavia, eli ne on jäähdytetty lähelle absoluuttista nollaa. Silloin niiden vastus katoaa lähes täysin; tekniikka on sama kuin esimerkiksi hiukkaskiihdyttimissä tai fuusiokoelaitoksissa, mutta nyt magneettikenttä pitää luoda nopeasti vain pieneksi hetkeksi. Magneettien tarkka ohjaus on myös hankalaa.

Toinen ongelma tähän saakka on ollut sopivien materiaalien löytäminen. Kiskossa käytettävän materiaalin täytyy kestää suuria voimia, niin ammuksen nopeudesta johtuvia kuin sähkövirrasta sekä magneettikentästä johtuvia. Jo pelkästään suuri sähkövirta saa aikaan helposti valokaaria, jotka sulattavat materiaaleja. 

Syntyvää suurta kuumuutta on koetettu vähentää voimakkailla jäähdyttimillä, mutta niiden saaminen toimimaan halutusti tarpeeksi suurella teholla on vaikeaa.

Koeversioita onkin jouduttu tähän mennessä korjaamaan jokaisen laukaisun jälkeen, mikä on ollut suurin syy tekniikan hylkäämiseen – ainakin toistaiseksi.

Kiinan avaruusohjelman lennonjohto menetti yhteyden asemaansa vuoden 2015 lopussa ja siitä alkaen asema on pudonnut alaspäin noin 160 metriä vuorokaudessa.

Sitä ennen aseman kiertorataa pidettiin jotakuinkin vakiona säännöllisin ratamuutoksin. Nyttemmin joidenkin raporttien mukaan aseman asentoa on voitu säätää, mutta sen rataa ei voi edelleenkään hallita.

Ratakorkeus pysyikin 330 kilometrin ja 390 kilometrin välissä vuoden 2015 loppuun, mutta sen jälkeen, kun kiertorataa ei ole voitu nostaa tarpeen tullen, on asema pudonnut koko ajan alaspäin.

Noillakin korkeuksilla on hieman ilmakehän rippeitä, jotka hidastavat ratanopeutta ja saavat asemaa (kuten kaikkia samoilla seuduilla Maata kiertäviä kappaleita) putoamaan alaspäin. Ja mitä alemmas asema putoaa, sitä nopeammin sen vajoaminen alaspäin tapahtuu.

Nyt tammikuun 2018 puolivälissä asema kiersi Maata keskimäärin 280 kilometrin korkeudessa ja sen rata putoaa koko ajan alaspäin noin 160 metriä vuorokaudessa.

Tarkkaa aikaa, jolloin asema putoaa Maahan ei kuitenkaan voida vielä sanoa, koska putoamisnopeus vaihtelee ja etenkin lennon viime hetket ovat vielä hyvin epävarmoja. Monet asiat, ennen kaikkea Auringon aktiivisuus, vaikuttavat ilmakehän yläosien tiheyteen, mikä vaikuttaa puolestaan siihen, kuinka nopeasti asema tulee alaspäin.

Vielä viime vuonna putoamisajaksi arveltiin tammikuun alkua, mutta nyt arvio on maaliskuun puoliväli – kenties jopa huhtikuun alku.

Maan päällä lituruohossa on kauniita kukkia. Saa nähdä, tuleeko myös Kuu kukkimaan.

Ekosysteemikapselin suunnittelija Zhang Yuanxun kertoi China Dailyn mukaan, että silkkitoukat ovat aluksi munina, jotka kehittyvät Kuussa toukiksi ja tuottavat luonnollisesti eläessään ja kasvaessaan hiilidioksidia. Samalla perunat ja lituruohot (jotka kasvavat myös siemenistä) tuottavat happea, ja ainakin teoriassa ne voivat kaikki tulla hyvin toimeen yhdessä. 

Ainakin jonkin aikaa.

Lituruoho (Arabidopsis thaliana) on yksivuotinen ristikukkaiskasvi, joka on klassinen biologian tutkimuskohde. Se lituruoho kasvaa 10–30 senttimetriä korkeaksi ohueksi kasviksi nopeasti, ja siksi se sopii hyvin kokeisiin. 

Se oli myös ensimmäinen kasvi, jolla tehtiin avaruudessa pitkäaikaisia kokeita. Vuonna 1982 niitä kasvatettiin 40 vuorokauden ajan venäläisellä Saljut 7 -avaruusasemalla.

Nyt kiinnostavaa on nähdä, miten silkkitoukat ja kasvit kehittyvät Kuun olosuhteissa. Vaikka miniekosysteemillä onkin suojanaan alumiinikapseli, on painovoima Kuussa noin kuudesosa Maan painovoimasta (tarkalleen 0,1654 g) ja siellä on runsaasti säteilyä.

Suunnitelmien mukaan silkkitoukkien, lituruohon ja perunoiden kuuseikkailua voi seurata netissä, minne kuvaa Chang'e 4:stä lähetetään lähes suorana.

Tästä saattaa tulla tosi nettihitti: äärimmäinen Selviytyjät -sarja!