Video: Tällaista on syvällä luolassa kallion sisällä

Video: Tällaista on syvällä luolassa kallion sisällä

Thaimaassa on meneillään mittava pelastusoperaatio, kun nalkkiin jäänyt jalkapallojoukkue koetetaan saada turvallisesti ulos luolasta. Mutta millaista luolassa oikeasti on?

Jari Mäkinen
08.07.2018

https://youtu.be/LhLyDpH-3bc

Euroopan avaruusjärjestö on järjestänyt pitkään erikoisia luolatutkimukseen perustuvia koulutussessioita astronauteille. Nämä CAVES-koulutukset perustuvat siihen yksinkertaiseen havaintoon, että luolassa olemisella ja avaruuslennoilla on paljon yhteistä.

Painottomuutta ei luolissa ole, mutta eristyksissä pimeässä luolassa oleminen on vähän kuin olisi avaruudessa. Lisäksi luolassa kulkeminen vaatii samankaltaista valmistautumista ja turvallisuusmenetelmiä kuin avaruuskävelyllä. Luolissa toimitaan tiiminä kuin avaruuslennoilla ja vaara vaanii koko ajan.

Luolatutkijat käyttäjätkin paljon avaruuslennoille kehitettyjä laitteita ja menetelmiä; ei ollutkaan mikään ihme, että SpaceX:n Elon Musk innostui auttamaan thaipoikia ja pystyi haalimaan varsin nopeasti kasaan laitteita, joista saattaisi olla apua. Lisäksi hänellä on tukenaan kallioporausyhtiö Boring Company. Ei tosin ole tiedossa, kuinka paljon meneillään olevassa pelastusoperaatiossa on mukana Muskin väkeä.

CAVES-koulutusten perusteella voi tosin sanoa, mitä pojat kokevat päästessään (toivottavasti) takaisin päivänvaloon luolassa olemisen jälkeen: valo tuntuu kirkkaalta, tuoksut voimakkailta ja ympärillä oleva laaja maisema lähes huimaa. Tilanne on vähän samanlainen kuin pitkän avaruuslennon jälkeen, kun laskeutumiskapselin luukku avataan.

Pojilla tähän sekoittuu luonnollisesti ilo pelastumisesta – mikäli kaikki sujuu hyvin. Onnea operaatioon!

Uusi avaruusteleskooppi viivästyy jälleen – Hubblen seuraajaa saa odottaa vielä vuosikaupalla

JWST korjattavana. Kuva: Nasa
Jari Mäkinen

Avaruusteleskooppi Hubblen seuraaja, uusi ja upea James Webb -avaruusteleskooppi on ollut jo tähän mennessä pitkä jatkumo viivytyksiä ja hankaluuksia. Nyt tähän pettymysten listaan saadaan yksi luku lisää, sillä teleskoopin saaminen laukaisukuntoon testien jälkeen kestää paljon oletettua kauemmin: tavoitteena on laukaista teleskooppi avaruuteen maaliskuun 30. päivänä vuonna 2021.

Uusi avaruusteleskooppi on teknisesti erittäin haastava, eikä kukaan odottanutkaan, että sen tekeminen kävisi ilman kommelluksia. Tällaista hankaluuksien ja viivytysten määrää tuskin kukaan kuitenkaan osasi arvata, kun teleskoopin tekemisestä päätettiin vuonna 2002. Silloin teleskooppi oli tarkoitus laukaista vuonna 2010.

Kuten tavallista, projektin aikana sen edistymistä on tarkkailtu paitsi Nasan ja hankkeessa mukana olevan Euroopan avaruusjärjestön toimesta, niin myös ulkopuolisen, riippumattoman työryhmän avulla. Nyt tuorein tällainen ulkopuolinen arviointi olettaa, että jäljellä olevia tehtäviä ei ennätetä saamaan valmiiksi edellisen aikataulun ja budjetin puitteissa.

Vielä viime vuonna Nasa odotti teleskoopin pääsevän matkaan tämän vuoden lokakuussa, mutta viime syyskuussa aikataulua jo löysättiin siten, että tuolloin tavoitteeksi otettiin vuosi 2019. Viimeksi nyt maaliskuussa laukaisu lykättiin kevääseen 2020. Viivytysten myötä kahdeksan miljardin dollarin budjettikatto menee myös rikki: siihen täytynee lisätä nyt yksi miljardi.

Teleskoopin testauksen aikana siitä löytyi pieniä vikoja, jotka pitää korjata. Tämä on normaalia, ja itse asiassa jos testin aikana ei löydetä mitään pientä fiksattavaa, olisi syytä huoleen.

Sen sijaan se ei ole normaalia, että teleskooppia tekevä Northrop Grumman -yhtiö on tehnyt viime aikoina monia virheitä. Esimerkiksi puhdistusaine, jolla teleskoopin venttiileitä oli valmisteltu laukaisukuntoon, ei ollutkaan oikeanlaista. Sen käyttäminen on mahdollisesti vaurioittanut venttiileitä, joten ne pitää nyt tarkistaa ja puhdistaa uudelleen – sekä kenties vaihtaa uusiin. Teleskooppiin syötettiin myös testien aikana ylijännitettä, ja siksi osa laitteista piti testata uudelleen-

Lisäksi suuren aurinkosuojan kiinnikkeiden kanssa on ollut sekoilua. Niitä ei oltu asennettu kunnolla ja osa niistä on kadonnut testin aikana.

Aurinkosuojasta löytyi myös kulumia, jotka piti korjata.

Northrop Grumman on syystäkin hieman pinteessä hankkeen kanssa ja se on vaihtanut teleskoopin kanssa työskenteleviä henkilöitä. Tämä on osaltaan myös saanut aikaan lisäviivästymistä.

JWST:n viivästyminen vuoteen 2021 saa aikaan harmaita hiuksia myös Euroopassa, sillä teleskooppi laukaistaan avaruuteen Ariane 5 -kantoraketilla. Näitä ollaan kuitenkin 2020-luvun alussa siirtämässä jo eläkkeelle, kun uusi Ariane 6 ottaa laukaisut hoitaakseen. Se ei kuitenkaan sovellu JWST:n laukaisuun. Ariane 5:n viimeisen laukaisun on tarkoitus olla vuonna 2022, joten vaikka JWST ei ole näillä näkymin viimeinen Ariane 5:n rahti, lykkääntyminen tuo paineita laukaisujen järjestelyyn. Ja jos laukaisu viivästyy tästä vielä lisää, niin Arianespacen täytyy pitää yllä Ariane 5:n laukaisujärjestelmiä suunniteltua pitempään.

Koko maailma käsissäsi uuden suomalaisen koko ajan päivittyvän satelliittikuvaston avulla

Toimitus

Suomalainen satelliittien ottamien kuvien käsittelyyn erikoistunut yhtiö Satellio heittää ison vaihteen päälle: he julkistivat eilen maailmanlaajuisesti ainutlaatuisen, koko ajan päivittyvän maailmanlaajuiden kaukokartoituskuvien selaimen ja brändäävät itsensä Terramonitoriksi sen mukaisesti.

Terramonitor, eli yhtiö, joka aiemmin tunnettiin nimellä Satellio, on erikoistunut käsittelemään satelliittien ottamia kuvia maan pinnasta. Suurin osa kuvista tulee Euroopan komission ja Euroopan avaruusjärjestön Copernicus-järjestelmään kuuluvasta Sentinel 2 -satelliiteista, joita on kiertoradalla jo kaksi ja jotka kuvaavat Maan pintaa monilla eri aallonpituuksilla. Kuvien avulla voidaan optimoida metsänkäyttöä, parantaa kaupunkisuunnittelua ja jopa löytää hyviä marjapaikkoja – sekä paljon muuta.

Aiemmin yhtiö on tehnyt kuvien käsittelyä tilauksesta sopimuskumppaneilleen, mutta nyt se julkisti portaalin, joka hyödyntää tekoälyä ja missä on noin 100 miljoonaa satelliittikuvaa vuosien varrelta. Kuvia tulee koko ajan lisää, joten tämä globaali kuvasto päivittyy jatkuvasti.

Copernicus-järjestelmän satelliittien ottamat tiedot ovat kaikkien käytettävissä, mutta Terramonitor tekee kuvien etsimisestä ja hyödyntämisestä helppoa. Palvelu on erittäin hyödyllinen muun muassa suomalaisittain tärkeälle metsäteollisuudelle, maataloudelle, kaupunkisuunnittelulle ja ympäristötutkimukselle.

Kaukokartoituskuvissahan olennaista on niiden käsittely: pelkkä kuva kertoo harvoin mitään tärkeää sellaisenaan, vaan siitä pitää saada tieto tiristettyä irti. Erilaisin kuvankäsittelykeinoin ja eri aallonpituuksia yhdistellen voi asiantuntija löytää kuvista silmin näkymättömiä piirteitä tai paljastaa joitain yksittäisiä asioita, kuten esimerkiksi tietyt puulajit tai kuivuudesta kärsivät alueet.

Kun aikaisemmin kaukokartoitustuotteiden hankkiminen oli kallista, koska kuvien käsittelyyn tarvittiin runsaasti aikaa ja asiantuntija kuvia käsittelemässä, luottaa Terramonitor tekoälyyn. Sen avulla Terramonitor pudottaa hintatason niin alhaiseksi, että kuka tahansa voi käyttää sitä hyväkseen. Tutkijat voivat käyttää sitä ilmaislisenssillä ja kuvia pääsee katselemaan sekä hieman zoomailemaan myös ilmaiseksi.

Palvelu toimii nettiselaimen avulla, mutta se voidaan integroida myös osaksi olemassa olevia, eri aloilla käytettäviä tietosysteemeitä.

Satelliittikuva Varsovasta Terramonitorin käsittelemä (oik) ja ilman käsittelyä (vas).

Kiinnostavaa Terramonitorissa on myös sen ajallinen ulottuvuus. Koska Sentinelien ottamia kuvia on jo useiden vuosien varrelta, pystytään niistä näkemään nopeasti muutoksia ja kehityssuuntia.

Kumppanina yhtiöllä on Euroopan avaruusjärjestön Business Applications -toimisto, joka luonnollisesti toivoo sitä, että Terramonitor voi osaltaan olla auttamassa uusia kaukokartoitusta käyttäviä sovelluksia ja palveluita pääsemään alkuun.

Ei ihme, että Terramonitorin toimitusjohtaja ja toinen perustaja Joni Norppa on iloinen: "Saa nähdä, mitä tästä kehittyy tulevaisuudessa. Olemme näin aloittamassa avaruudesta saatujen tietojen demokratisoinnin."

*

Juttu perustuu Terramonitorin lähettämään tiedotteeseen.

Juttua on korjattu 29.6.: Palvelua ilmaiseksi käytettäessä kaikki toiminnat eivät ole saatavilla, eli alkuperäinen teksti antoi väärän kuvan ilmaislisenssin kattavuudesta. Ihan mökkitasolle siis kuvia ei pääse katsomaan. Lisäksi materiaalissa on toistaiseksi mukana vain optisen alueen kuvia, ei Sentinel-1 -satelliittien tutkakuvia.

Euroopan avaruusjärjestö tilaa Suomesta kokonaisen satelliitin

Jari Mäkinen

Vaikka kyseessä onkin "vain" pieni nanosatelliitti, on kyseessä iso asia monessakin mielessä: koskaan aikaisemmin Euroopan avaruusjärjestö ei ole tilannut suomalaisyritykseltä suorasti tai epäsuorasti kuin alijärjestelmiä avaruusaluksiin, ja ESAlle kyseessä on satelliitin kokoa suurempi asia, koska näin avaruusjärjestö alkaa tilata myös nanosatelliitteja. Reaktor Space Labista tulee näin uranuurtaja eurooppalaisessa avaruustoimessa.

Oikeastaan vielä tärkeämpi asia satelliitissa on sen tehtävä, sillä W-Cube -niminen satelliitti tulee testaamaan uutta 75 GHz:n millimetrin radioaaltoalueen käyttöä tuleville tietoliikennesatelliiteille.

Satelliitin tehtävänä on lähettää ensimmäistä kertaa historiassa näin korkean taajuuden signaalia avaruudesta maan pinnalle. Signaalin kulkeutuminen eri ilmakehän kerroksien läpi on selvitettävä, ennen kuin uutta taajuusaluetta hyödyntävät tietoliikennesatelliitit voidaan suunnitella palvelemaan käyttäjiään halutulla tavalla.

Suomesta mukana ovat paitsi satelliittialustan tekevä Reaktor Space Lab, niin myös varsinaisesti kokeen teknisestä puolesta vastaava VTT.

Reaktor Space Lab käyttää satelliitin tekemiseen "Hello World" -satelliittinsa alustaa ja VTT suunnittelee sekä rakentaa siihen kaksitaajuisen (37,5 GHz ja 75 GHz) majakkalähettimen, jonka lähettämää signaalia tullaan kuuntelemaan hanketta johtavan Joanneum Researchin mittausasemalta Grazista, Itävallasta.

Signaalia ei siis käytetä vielä tiedonsiirtoon, vaan sen avulla testataan sitä, miten 75 GHz:n radiolähetys kulkeutuu ilmakehän läpi.

"VTT on ollut edelläkävijä millimetriaaltoalueen tiedesatelliittien laitekehityksessä ja toisaalta maanpäällisissä 5G-tietoliikenneradioissa. W-Cube-nanosatelliitti on hieno mahdollisuus yhdistää huippuosaaminen ensimmäisten joukossa näistä kahdesta eri sovellusalueesta", kertoo johtaja Tauno Vähä-Heikkilä VTT:ltä.

Itse satelliitti on ns. kolmen yksikön cubesat, eli se on kooltaan kuten avaruudessa oleva Aalto-1. Sen massakin on samaa luokkaa; hieman alle viisi kiloa.

W-Cube on tarkoitus laukaista avaruuteen vuoden 2019 aikana. Sen ohjaaminen tulee tapahtumaan Reaktor Space Labin uudesta komentokeskuksesta aivan Helsingin keskustasta.

Hanke kuuluu ESA:n niin sanottuun ARTES-ohjelmiin, jossa testataan uudenlaisia tekniikoita; tämä hanke koskee satelliittitietoliikennenopeuksien kasvattamiseen liittyviä ratkaisuita. Satelliitti on vain osa hanketta – joskin hyvin tärkeä osa sitä.

"Projektin haku avautui viime kesänä ja VTT pyysi meitä osallistumaan konsortioon", kertoo Reaktor Space Labin toimitusjohtaja Tuomas Tikka.

"Yhteistyömme Hello World satelliitin parissa on sujunut erittäin mukavasti, joten halusimme jatkaa sitä myös tämän projektin parissa.

Tikka kertoo, että ESA ilmoitti ennen vuodenvaihdetta, että konsortio on valittu toteuttamaan hanke, joten Reaktor Space Labissa aloitettiin työt saman tien. Hello World -satelliitin pohjilla satelliitin suunnittelutyö eteni nopeasti ja se läpäisi ensimmäisen, hyvin tärkeän ja vaativan arvioinnin toukokuussa.

"Satelliitin suunnittelu jatkuu vielä kesän mittaan jonka jälkeen aloitamme satelliitin rakentamisen laboratoriossamme Otaniemessä. Tähän mennessä kaikki on sujunut aivan suunnitellusti."

Satelliitti tulee olemaan meidän sekä Suomen ensimmäinen kokonainen ESA:lle tehtävä satelliitti. On hienoa päästä mukaan näinkin historialliseen hankkeeseen, jonka tulokset tulevat palvelemaan uusien tietoliikennesatelliittien kehittämistä kautta maailman.

Kun Tikalta kysyy, mitä kaikkea muuta Reaktor Space Lab on tekemässä, on hän mystinen: "meillä on tekeillä on useita demonstraatiomissioita sekä kaupallisia satelliittihankkeita, joita on tarkoitus lähteä toteuttamaan jo lähitulevaisuudessa. Kerromme näistä pian."

Jos Suomi on tullut mukaan satelliittien tekemiseen paljon muita eurooppalaisia maita myöhemmin, on se astunut avaruusmaiden joukkoon hienosti ja muuttumassa kovaa vauhtia nanosatelliittien suurvallaksi.

Tietoliikenneverkot siirtymässä vauhdilla avaruuteen

Viime vuosina maailmalla on julkaistu kymmeniä hankkeita uusille tietoliikennesatelliiteille ja niiden muodostamille useiden satojen, ellei jopa tuhansien satelliittien konstellaatioille eli satelliittiparville, kuten OneWeb ja SpaceX:n Starlink. Satelliitteja käyttämällä voidaan tarjota nopeita tietoliikenneyhteyksiä harvaan asutuille alueille, lentokoneille ja laivoille.

Satelliittien määrän ja tietoliikennenopeuksien kasvaessa sähkömagneettisen säteilyn spektri ruuhkautuu ja korkeammille taajuuksille siirtyminen on jo lähivuosina välttämättömyys. Myös seuraavan sukupolven 5G-tietoliikenneverkot tulevat käyttämään entistä korkeampia radiotaajuuksia kommunikaatioon pitkälti samasta syystä.

Muita ESA:n hankkeessa mukana olevia tahoja ovat Fraunhofer IAF, LC Technologies, University of Stuttgart ja Université catholique de Louvain.

Video: Aeolus on satellitti, joka näkee lasersilmällään maailman tuulet

Video: Aeolus on satellitti, joka näkee lasersilmällään maailman tuulet

Hyvää kannattaa odottaa! Euroopan avaruusjärjestön Aeolus -satelliittia on tehty 16 vuoden ajan ja sen piti alun perin lentää jo vuonna 2007, mutta se pääsee vasta ensi elokuussa avaruuteen. Laite tulee havaitsemaan avaruudesta maapallon tuulia ennen näkemättömällä tarkkuudella.


Jari Mäkinen
08.06.2018

https://youtu.be/xOLR-4EW4R8

Jos kysyt säätieteilijältä, mikä on suurin yksittäinen hankaluus sään ennustamisessa, niin vastaus on tuuli.

Tuulta mitataan toki avaruudesta ja maanpäälisin laittein koko ajan, mutta tiedot ovat hyvin paikallisia ja yleensä kertovat tilanteesta vain lähellä pintaa. Jos sääennustusmalleihin saataisiin edes karkeita tietoja tuulitilanteesta laajoilta alueilta pinnasta aina stratosfääriin saakka, niin ennusteet muuttuisivat paljon tarkemmiksi.

Ongelmana on kuitenkin se, että tällaisten tuulihavaintojen tekeminen on hyvin hankalaa. Laajoja alueita voidaan havaita vain avaruudesta, mutta miten havaita tuulta, joka on käytännössä näkymätöntä? Ja kuinka havaintoja voisi tehdä kätevästi eri korkeuksilla?

Vastaus on lidar, eli kuin tutka, joka käyttää radioaaltojen sijaan valoa. Lidar-tekniikkaa on kehitetty pitkään ja sen avulla pystytäänkin tekemään tehokkaasti havaintoja paikallaan olevista havaintoasemista sekä lentokoneista, mutta lidarin asentaminen satelliittiin on osoittautunut todella vaikeaksi. Nasa on heittänyt pyyhkeen kehään jo useampaan kertaan, kun koelaitteet eivät ole toimineet, mutta nyt nähtävästi Euroopan avaruusjärjestö on onnistunut tekemään ensimmäisen, kunnollisen avaruudessa toimivan lidarin.

Se on Aeolus-satelliitin hyötykuorma, joka tunnetaan nimellä Aladin, eli Atmospheric LAser Doppler INstrument. Kyseessä on ultraviolettivalon alueella toimiva laser (itse asiassa kaksi sellaista), joka ammutaan alas kohti Maata. Osa valosta heijastuu ja siroaa takaisin tulosuuntaan (tutkasignaalin tapaan), jolloin se voidaan ottaa vastaan suuren teleskoopin avulla. Kun signaalia analysoidaan, voidaan siitä saada selville tuulen voimakkuus ja suunta eri korkeuksilla.

Täsmälleen ottaen valon aallonpituus on 355 nm, ja laser suunnataan 35° kulmassa alaspäin, jolloin ilmakehästä saadaan sopiva pystyleikkaus.

Valoa otetaan vastaan kahdella vastaanottimella, jotka näkevät ns. Mie- ja Rayleigh-sirontaa. Taivaan sininen väri johtuu niin sanotusta Rayleigh'n sironnasta, jonka keksi John William Strutt, joka tunnetaan paremmin aatelisnimeltään lordi Rayleigh. Hänen nimeään kantana sironta tulee valon osuessa ilmassa oleviin happi- ja typpimolekyyleihin. Saksalaisen fyysikon Gustav Mien mukaan nimensä saanut sironta tulee puolestaan valon osuessa ilmassa oleviin aerosoleihin, pienhiukkasiin ja pilvien yläosiin.

Aeolus siis "näkee" ilmassa tuulen mukana liikkuvia molekyyjejä ja hiukkasia. Apuna tässä on vielä niin sanottu doppler-ilmiö, eli se, kun valon aallonpituus muuttuu pienemmäksi kun kohde liikkuu kohti havaitsijaa ja pitemmäksi etääntyessään. Kyse on samasta asiasta kuin junan pillin äänen muuttumisessa junan mennessä ohitse: kohti tulevan junan pilli kuulostaa korkeammalta ja pois menevän junan pillin ääni on matalampi.

Jos tämä kaikki tuntuu hankalalta, laitteen saaminen avaruudessa toimivaksi oli hyvin haastavaa. Laserit ja valoa ohjaavat linssit ja peilit on kiinnitetty optiseen penkkiin, jonka täytyy kestää laukaisun tärinän ja avaruuden olosuhteet, ja samoin laserien pitää sinällään olla erittäin toimintavarmoja.

Eräs olennaisimmista hankaluuksista liittyi peilien ja linssien pinnoituksiin, sillä käytettävien lasereiden teho on sen verran suuri, että yllättäen laserit höyrystivät käytettyjen nämä pinnoitukset – tätä ei oltu yksinkertaisesti ajateltu kunnolla, koska pinnoitukset eivät olleet koskaan ongelmana maanpäällisissa lidareissa. Uusien pinnoitteiden kehittäminen ja testaaminen vei paljon aikaa.

Aeoluksen peili Tuorlassa. Kuva: Tuorlan observatorio

"Suomalainen" peili

Laser ammutaan ilmakehään ja takaisin tuleva valo kerätään havaintolaitteseen suuren peilin avulla. 1,5 metriä halkaisijaltaan oleva peili on tehty piikarbidista ja se on olemukseltaan hyvin pitkälti samanlainen kuin oli Herchel-avaruusteleskoopissa.

Itse asiassa peilejä tehtiin samanaikaisesti, ja samaan tapaan kuin Herchelin suuri peili hiottiin tarkasti oikeaan muotoonsa Suomessa Tuorlan observatoriolla, sai myös Aeoluksen peili saman puunauksen Turun kupeessa. Hionnan teki Opteon Oy. Peilit tuotiin näyttävästi Airbus Beluga -rahtilentokoneella.

Peilin pinta on vain 2,5 mm paksu ja sen tuorlalaiset hioivat aikanaan niin tarkasti, että peili oli eräs parhaita maailmassa. Nyt yli vuosikymmentä myöhemmin peili ei ole enää ennätyksellinen, mutta erittäin hyvä.

Itse asiassa Aeolusta varten peilin ei olisi tarvinnutkaan olla parempi, sillä muutoin satelliitin alas lähettämä lasersäde voisi olla haitallinen: satelliitista 1,5 metriä leveänä lähtevä säde on nyt Maan pinnalle saapuessaan noin seitsenmetrinen ja voimakkuudeltaan sopiva havaintoihin, mutta samalla tarpeeksi heikko, ettei se aihauta vahingossakaan silmävaurioita. Suunnittelussa on otettu huomioon se mahdollisuus, että joku katsoisi juuri satelliitin suuntaan kiikarilla samaan aikaan kun laserilla sondataan alaspäin.

Suomalainen "sähkökaappi"

Satelliitin aurinkopaneeleista eri systeemeille jakavan laitteiston on tehnyt RUAG Space Finland Oy Tampereella; yhtiö valmisti myös signaalikäsittely-yksikön laserlaitteistoon.

Tutkimuslaite, josta on hyötyä sääennustajille

Aeolus on ennen kaikkea tutkimuslaite, jonka tehtävänä on paitsi testata satelliitissa olevan lidarin toimintaa, niin myös tutkia miten käyttökelpoista tietoa sillä saadaan aikaan. Ainakin periaatteessa se pystyy tuottamaan juuri sellaista tietoa, mitä sääennustajat kaipaavat: kattavan tuulikartoituksen.

Etenkin useamman päivän päähän ulottuvissa sääennusteissa suurin epävarmuus tulee siitä, että suuri osa tuulitiedoista täytyy arvioida varsin harvan havaintoverkoston perusteella. Jos ja kun tietokoneilla tehtäviin mallinnuksiin voidaan pian laittaa tuulitietoja koko maapallon alueelta merenpinnan tasolta aina 30 kilometrin korkeuteen, tulee tuloksista todennäköisesti paljon parempia.

Aeolus tulee kiertämään Maan 15 kertaa vuorokaudessa ja se pystyy kartoittamaan koko maapallon noin viikon kuluessa. Kaikki tuulitiedot eivät ole siis aivan tuoreita, mutta parannus nykyiseen on huomattava.

Tietoa saadaan alas satelliitista kuitenkin nopeammin kuin tutkimussatelliiteista yleensä. Signaali otetaan vastaan Huippuvuorilla, mistä tieto siirtyy Trimsøssä olevaan käsittelykeskukseen, joka jakaa tiedot ympäri Eurooppaa – myös Suomeen Ilmatieteen laitokselle. Tuulitiedot voivat olla parhaimmillaan noin kolmen ikäisiä, eli hyvin tuoreita.

Euroopan avaruusjärjestö ja sääsatelliittijärjestö Eumetsat ovatkin jo eräällä tapaa huolestuneita siitä, että kenties vastaavanlaisia satelliitteja halutaan vastaisuudessa lisää. Jos tuulitiedot tuottavat hyviä kokemuksia, halutaan tietoja luonnollisesti rutiininomaisesti. Sitä varten pitäisi taivaalle lähettää ainakin kaksi uudenlaista sääsatelliittia, jotka olisivat Aeoluksen kokoisia.

Niiden tekemiseen ei kuitenkaan mene 16 vuotta, koska oppirahat on nyt maksettu. Lisäksi hankkeessa jo nyt saatuja teknisiä tietoja voidaan käyttää hyväksi maanpäällisissä lidareissa sekä laseroptiilassa yleisesti.

Laukaisu elokuussa

Aeolus pakataan nyt kuljetuskonttiin ja lähetetään laivalla laukaisupaikalle Ranskan Guyanaan. Sitä ei siis lähetetä sinne rahtilentokoneella, kuten yleensä satelliitteja kuljetetaan, koska laserien kanssa halutaan ottaa varman päälle; suuret, yllättävät paineenvaihtelut voivat olla niille haitallisia. Jos lento menee hyvin, ei ongelmia olisi, mutta lennolla täytyy varautua hätätilanteisiin ja sellainen on esimerkiksi paineen nopea putoaminen koneen sisällä. Siksi merikuljetus on katsottu nyt paremmaksi.

Kouroussa satelliitti testataan perustoimiltaan uudelleen, asennetaan Vega-kantoraketin nokkaan ja laukaistaan avaruuteen näillä näkymin 21. elokuuta. Avaruudessa laitteiden käynnistäminen tapahtuu rauhallisesti, mutta tutkijoille on luvattu ensimmäisiä tietoja lokakuussa – jos kaikki siis tästä eteenpäin menee hyvin.

Tämä joukko on viemässä meitä Merkuriukseen

BepiColombo-hankkeeseen osallistuvia suomalaisia
Jari Mäkinen

Merkuriukseen lähtevä eurooppalaisluotain BepiColombo on tällä hetkellä laukaisupaikallaan, missä sitä ollaan valmistelemassa loka-marraskuun vaihteessa tapahtuvaan laukaisuunsa. Hankkeeseen osallistuu myös koko joukko suomalaisia tutkijoita ja insinöörejä – he esittelivät hanketta ja töitään tänään Helsingissä.

BepiColombo on ehdottomasti kiinnostavin tulossa olevista planeettalennoista: tarkoituksena on lennättää kaksiosainen alus Merkuriukseen ja tutkia tätä Aurinkoa lähintä planeettaa, avaruutta sen luona sekä Aurinkoa monilla erilaisella mittalaitteella. Näistä yksi on kokonaan suomalainen ja toisessakin on paljon suomalaista osaamista.

Jotta luotain pääsisi suunnitelman mukaan perille, täytyy sen lähteä matkaan 5. lokakuuta – 29. marraskuuta välisenä aikana. Laukaisuaika on tiukka, koska pelkästään Maan ja Merkuriuksen ei tule olla radoillaan juuri sopivissa paikoissa, vaan myös Venuksen siinä välissä tulee olla juuri sopivasti. Pitkään kestävän lentonsa aikana luotain kun lentää kahdesti Venuksen ohitse, jotta sen vetovoiman avulla voidaan muuttaa lentorataa sopivasti.

Merkuriuksen luokse luotain saapuu lokakuussa 2021, mutta se ei jää vielä silloin kiertämään planeettaa. Sen sijaan se käyttää jälleen Merkuriuksen vetovoimaa hyväkseen ratamuutokseen – eikä vain kerran, vaan viisi kertaa uudelleen kesäkuun 2022 ja tammikuun 2025 välillä, jotta luotain voisi asettua lopulta radalle Merkuriuksen ympärillä joulukuussa 2025. 

Lentäminen sisemmäksi Aurinkokunnassa ja etenkin Merkuriuksen soikealle radalle on hankalaa!

Yhden luotaimen sijaan BepiColombossa on kaikkiaan neljä osaa. Varsinainen luotain, missä ovat tutkimuslaitteet ja joka jää kiertämään Merkuriusta, on nimeltään MPO (Mercury Planetary orbiter). Siinä on kaikkiaan 11 erilaista tutkimuslaitetta. Sen lisäksi Merkuriusta jää kiertämään toinen, pienempi tutkimusluotain, japanilaisten tekemä Mercury Magnetospheric Orbiter. Kuten nimi sanoo, keskittyy se tutkimaan Merkuriuksen magnetosfääriä ja sitä varten siinä on neljä tutkimuslaitetta.

Pitkän matkan läpi planeettainvälisen avaruuden kaksikkoa kyytii MTO, Mercury Transfer Module, missä on neljä voimakasta ionimoottoria ja niille sähkövirtaa tuottamassa kaksi pitkää aurinkopaneelia. Kun alus saapuu Merkuriukseen, tämä irtoaa pois – se on silloin tehtävänsä tehnyt. Samoin magnetosfääriluotainsa matkan aikana suojannut osa MOSIF hylätään tuolloin.

Sekä Bepi että MMO kiertävät Merkuriusta soikeilla radoilla napojen ympäri. Molemmat käyvät lähimmillään vain noin 400 kilometrin päässä Merkuriuksesta. Bepi pysyttelee suhteellisen lähellä planeettaa, mutta MMO:n rata ulottuu yli 11000 kilometrin päässä Merkuriuksesta, missä luotain havaitsee myös aurinkotuulta.

Jos kaikki käy suunnitellusti, asettuu MPO kiertämään Merkuriusta 14. maaliskuuta 2026 ja tekee tutkimuksiaan ainakin seuraavan vuoden kevääseen. Kaikissa suunnitelmissa on kuitenkin varauduttu siihen, että luotain toimii kevääseen 2028 saakka. Jos se on silloinkin vielä iskussa, ei sitä varmasti sammuteta, vaan sen annetaan toimia pitempäänkin.

BepiColombon MPO Kouroussa

BepiColombon planeettaluotainosa MPO perillä Kouroun avaruuskeskuksessa, mistä se laukaistaan lokakuussa avaruuteen Ariane 5 -kantoraketilla.

Lentonsa lopuksi luotain todennäköisesti ohjataan putoamaan Merkuriukseen, koska silloin tutkimuslaitteet pääsevät tekemään mittauksia ja ottamaan kuvia hyvinkin läheltä pintaa.

Merkuriuksen rakenteen, geologian ja koostumuksen, sen magneettikentän alkuperän ja lähiavaruuden tutkimisen lisäksi Bepi testataa  Einsteinin suhteellisuusteoriaa ja sen toivotaan tuovan myös lisätietoa yleisesti aurinkokunnan synnystä sekä kehityksestä.

Monet eksoplaneetat kiertävät tähtiään hyvin lähellä, joten Merkuriuksen tutkiminen auttaa ymmärtämään myös näitä muita tähtiä kuin Aurinkoa kiertäviä planeettoja.

MIXS ja SIXS

BepiColombo on suomalaisittain kiinnostava, koska Suomessa työskentelevät tutkijat osallistuvat lennon tieteellisten mittausten analysointiin ja sen mukana on suomalaista huipputeknologiaa. 

Tärkein kohde on luotaimessa oleva SIXS-mittalaite, joka on kokonaan tehty ja suunniteltu Suomessa, sekä sen kanssa yhdessä toimiva brittiläinen MIXS.

SIXS mittaa Auringosta saapuvaa röntgensäteilyä, elektroneja ja protoneja ja MIXS puolestaan näiden Merkuriuksen pinnalla synnyttämää röntgenfluoresenssia ja -sirontaa.

Havainnoista voidaan päätellä Merkuriuksen pinnan alkuainepitoisuuksia ja rakennetta, mikä auttaa selvittämään planeetan muodostumista ja kehitystä. Yhdessä BepiColombon muiden tiedelaitteiden kanssa näiden havaintojen avulla tutkitaan, miten Auringon hiukkassäteily tunkeutuu Merkuriuksen magneettikenttään ja miten Merkuriuksen magnetosfäärin dynaamiset prosessit puolestaan kiihdyttävät hiukkasia.

SIXSin rakennemalli on esillä Helsingin observatorion Avaruusmaa Suomi -näyttelyssä.

MIXS ja SIXS liittyvät läheisesti toisiinsa siten, että kun MIXS kuvaa Merkuriuksen pintaa hyvin tarkasti röntgensäteiden aallonpituusalueella, tarkkailee SIXS koko ajan Auringosta tulevan röntgensäteilyn määrää. Tämä auttaa säätämään MIXSin keräämiä tietoja oikeanlaiseksi. 

Lisäksi SIXS tekee mittauksia myös itsenäisesti mittauksia Auringosta. Sen toivotaan keräävän ensimmäiset pitkät aikasarjat Auringon purkauksista peräisin olevasta röntgen- ja hiukkassäteilystä lähellä Aurinkoa.

Pitkän matkan aikana BepiColombon mittalaitteet eivät ole toimettomina, vaan niillä pyritään tekemään havaintoja myös avaruudesta matkan varrella. Varsinkin Venuksen ja Merkuriuksen ohilentojen aikana tehdään mittauksia ja kuvia; näitä voidaan käyttää myös mittalaitteiden toiminnan testaamiseen ja kalibrointiin.

Helsingin yliopisto on päävastuussa Suomen osuudesta hankkeessa. SIXS-instrumentin päätutkija on dosentti Juhani Huovelin, ja professori Karri Muinonen on brittiläisen MIXS-instrumentin toinen päätutkija. Professori Rami Vainio Turun yliopistosta vastaa SIXS:in hiukkasilmaisimesta.

Helsingin yliopiston johtamassa ja Business Finlandin (viime vuoden loppuun saakka Tekes) rahoittamassa teknisessä projektissa on viisi päätason alihankkijaa, ja Ilmatieteen laitos vastaa projektipäällikön ja laadunvalvonnan työosuuksista.

Oxfords Instrument Technologies Oy ja turkulainen Aboa Space Research Oy (ASRO) ovat vastanneet SIXS-instrumentin teknisestä suunnittelusta ja rakentamisesta. 

TalviOja Consulting Oy on vastannut SIXS-instrumentin lämpösuunnittelusta ja -mallinnuksesta. Olosuhteet Merkuriuksen luona ovat hyvin hankalat, koska Auringon lisäksi laitteeseen tulee paljon lämpöä Merkuriuksen pinnasta.

RUAG Space Finland Oy (ent. Patria Aviation Oy) on valmistanut SIXS- ja MIXS-instrumenttien ohjaus- ja datankäsittely-yksikön ja Space System Finland Oy on kehittänyt ohjelmiston SIXS- ja MIXS -instrumenttien yhteiseen ohjaus- ja datankäsittely-yksikköön. 

Space Systems Finland on tehnyt myös suuren työn tarkistamalla koko BepiColombon tietokoneohjelmien laatua; tällaisissa hankkeissa, joissa ohjelmistojen pitää olla erittäin luotettavia, annetaan ne toisien yhtiöiden arvioitavaksi. Suomalaiset löysivät ohjelmistosta noin 250 pahaa bugia ja noin 500 hieman pienempää – joten työ ei ollut turhaa!

*

Juttu perustuu Helsingin yliopiston tiedotteeseen. Otsikkokuva kirjoittajan.

Suomalaiskoodareille tärkeä rooli eksoplaneettametsästyksessä

Plato
Jari Mäkinen

Suomalainen avaruusyhtiö Space Systems Finland tekee Euroopan avaruusjärjestön PLATO-satelliittiin päätietokoneen ohjelmistot.

Vuonna 2026 avaruuteen laukaistava PLATO on eräs jännittävimmistä eksoplaneettoja etsimään tarkoitetuista, nyt tekeillä olevista avaruushankkeista.

PLATO, eli ”PLAnetary Transits and Oscillations of stars” on omalaatuinen avaruusteleskooppi siinä mielessä, että se koostuu yhden ison kaukoputken sijaan monista pienistä, laajan kuvakentän kaukoputkista. Se on siis periaatteeltaan samankaltainen kuin huhtikuussa avaruuteen laukaistu Nasan TESS, mutta paljon tehokkaampi ja luonnollisesti uudempi, koska eurosatelliittia ollaan vasta suunnittelemassa.

Suomalaiset saavat tärkeän osan tässä tekemisessä, sillä Space Systems Finland Oy on mukana teollisuuskonsortiossa, joka valittiin tänään tekemään satelliitin.

Tekemistä johtaa saksalainen OHB-System Ag partnereinaan ranskalainen Thales Alenia Space sekä sveitsiläinen RUAG. Suomalaisyhtiön osuutena on päätietokoneen ohjelmistojen kehittäminen, eli se vastaa avaruusaluksen "aivojen" toiminnasta. SSF on tehnyt vastaavia töitä aikaisemminkin, mutta saatu tilaus on nyt suurempi ja tärkeämpi kuin koskaan.

Ei ihme, että yhtiön toimialapäällikkö Matti Anttila on iloinen: ”Tässä hankkeessa pääsemme kehittämään turvallisuuskriittisiin ohjelmistoihin tarkoitettua ohjelmointiympäristöä jatkokäyttöön myös muille teollisuuden aloille." 

Luotettavuudeltaan huippuluokkaa oleville avaruusohjelmistoille kun on kysyntää monissa maanpäällisissäkin sovelluksissa ydinvoimaloista sairaalatekniikkaan.

PLATO-hankkeessa SSFn työn osuus hankkeessa on yli 20 henkilötyövuotta, joten saatu tilaus on yksi merkittävimmistä Suomeen tulleista avaruustilauksista viime vuosina.

Päätietokoneen ohjelmistojen lisäksi SSF kehittää hankkeessa ohjelmistoalustan sekä jatkuvan validoinnin tuotteistamista. SSF:n alihankkijoina on portugalilainen Critical Software, kreikkalainen ISD sekä SSF:n sisaryhtiö Space Systems Czech.

Hankkeen arvo on 297 miljoonaa euroa, ja viralliset sopimusneuvottelut alkavat ensi kesäkuussa.

Space Systems Finland Oy on espoolainen insinööritalo, joka liiketoiminta-alueita ovat avaruuden lisäksi mm. teollisuuden ohjelmistoratkaisut, konepajateollisuuden prosessikonsultointi, lääketieteen teknologia, data-analytiikka sekä puolustusteollisuus. Yhtiö on perustettu vuonna 1989 ja nykyisin se työllistää 80 henkeä.

Kirjoitimme laajan esittelyn PLATOsta vuonna 2014: Plato on uusi eksoplaneettametsästäjä.

*

Juttu perustuu osittain SSF:n tiedotteeseen.

Gaian tuoreet tähtitiedot ovat yksinkertaisesti upeita – katso näyttävät videot!

Gaia RD2
Jari Mäkinen

Gaia-tähtikartoittajan toinen tietopaketti julkistettiin tänään ja se on hieno. Täydennämme aamuista ennakkojuttuamme tuoreilla tiedoilla.

Kerroimme tänään jo aiemmassa jutussamme Gaia-satelliitin uudesta tietokannasta, joka julkistettiin klo 13 Suomen aikaa.

Tiedot ovat odottamattomankin upeita: lähes 1,7 miljardista tähdestä on saatu nyt sijainnit taivaalla tarkemmin kuin koskaan. Tarkkuus on sama kuin havaittaisiin euron kolikkoa Kuun pinnalla.

Tähtitieteilijöille tarkat kartat taivaalla olevista tähdistä ovat tärkeitä, mutta vieläkin tärkeämpää se on tähtien liikkeistä tutkiville tähtitieteilijöille. 

Taivastahan ei ole paikallaan, vaikka se siltä näyttää. Kaikki tähdet liikkuvat toistensa suhteen ja kun Gaian tekemien havaintojen perusteella nopeutetaan tähtien liikkeitä ja jatketaan liikettä tulevaisuuteen, näyttää taivas tältä:

Koska kaikki taivaallamme näkyvät tähdet ovat Linnunradassa, omassa kotigalaksissamme, voidaan näistä tähtien liikkeistä nähdä miten Linnunrata pyörii ja miten siihen kuuluvat tähtijoukot ja muut vastaavat liikkuvat. Tästäkin on tehty animaatio:

Gaian tuloksien avulla päästään myös käsiksi ennenkuulumattoman tarkasti galaktiseen arkeologiaan.

Tiedoista on koottu uusi, tarkka ns. Hertzsprung-Russell -kuvaaja, missä on tähtien kirkkaudet ja värit. Kuvaajan avulla voidaan tutkia tähtien kehitystä ja sitä, miten yksittäiset tähdet muuttuvat elämänsä aikana ja siirtyvät kuvaajassa.

Kiinnostavaa kartassa on valkoisten kääpiötähtien eri tyypit. Esimerkiksi Auringosta tulee aikanaan valkoinen kääpiö, kun sen vety alkaa loppua. Kuvaaja näyttää selvän eron runsaasti vetyä sisältävien ja heliumrikkaiden kääpiöiden välillä.

Tietojen avulla voidaan myös katsoa millaisia tähtiä on eri puolilla Linnunrataa. Tästä voidaan päätellä miten esimerkiksi galaksimme keskellä olevan kiekon ympärillä oleva halo on muodustunut.

Uusi tietokanta pitää sisällään myös tietoja siitä, miten Linnunradan luona olevan Magellanin pilven tähdet liikkuvat; tämä on otsikkokuvassa.

 

*

Gaian uusi tietokanta on täällä: archives.esac.esa.int/gaia

Hienoja 3D-visualisointeja on puolestaan täällä: sci.esa.int/gaia-vr

Otsikkokuva:  Gaia Data Processing and Analysis Consortium (DPAC); P. McMillan, Lund Observatory, Sweden; A. Moitinho / A. F. Silva / M. Barros / C. Barata, University of Lisbon, Portugal; H. Savietto, Fork Research, Portugal

Lähes 1,7 miljardia tähteä: "...ja kaikki alkaa liikkua"

Timo Prusti ESTECissä. Kuva: Jari Mäkinen
Jari Mäkinen

Euroopan avaruusjärjestö ESA julkistaa tänään Gaia-satelliittinsa uusia mittauksia. "Tällä tulee olemaan sokkiefekti tutkimukselle", lupaa lennon suomalainen tiedejohtaja Timo Prusti.

Gaia on satelliitti, jonka tehtävänä on yksinkertaisesti mitata tarkasti tähtitaivasta. Missä tähdet ovat, kuinka kirkkaita ne ovat ja miten ne liikkuvat?

Tätä rutiininomaista kartoitusta on tehty erilaisin menetelmin jo historian hämystä, mutta Gaian tulokset ovat mullistavia niin määrän kuin laadunkin suhteen. 

"Kaikkein tärkein syy tehdä Gaia ja mitata tähtiä näin tarkasti on selvittää oman galaksimme, Linnunradan rakenne", selitti Timo Prusti, kun tapasimme ESTECissä, Hollannissa helmikuun lopussa ja tutkiskelimme mitä tuloksia nyt tänään julkistetaan.

Tätä ennen taivasta parhaiten kartoittanut Hipparcos-satelliitti katsoi vain lähitähtiä, mutta Gaian tähtikartta kattaa koko Linnunradan.

"Tulosten avulla voimme nähdä missä ovat Linnunradan spiraalihaarat tarkalleen, missä on galaksimme keskus ja miten itse liikumme keskuksen ympärillä. Tähän saakka kuvamme Linnunradasta on ollut hyvin staattinen, mutta me laitamme nyt kuvan kolmiulotteiseksi ja liikkumaan."

"Tämä todella sokkiefekti, kun näkee miten Linnunrata alkaa liikkua ja muuttuu eläväksi!"

Gaian tuloksia julkaistiin jo syyskuussa 2016, mutta Timon mukaan se oli vain harjoittelua.

Otsikkokuvassa on tuon tietokannan perusteella tehty kuva Linnunradasta.

"Siinä ensimmäisessä kartassa oli kaksi miljoonaa tähteä, mutta tässä uudessa on yli 1,3 miljardia tähteä. Se on aikamoinen harppaus eteenpäin, ei voi kuin aavistaa mitä kaikkea tutkijat tulevat tekemään tällä tiedolla."

Jo ensimmäisen tietokannan perusteella on tehty yli 400 referoitua julkaisua.

Tähdistä tietokannassa on niiden erittäin tarkat sijainnit taivaalla ja kirkkaudet, mutta tässä uudessa listassa on lisäksi noin 1,1 miljardin tähden värit. Gaia pystyy sanomaan alle millikaarisekunnin tarkkuudella tähtien sijainnit.

"Ensimmäistä kertaa optisilla aallonpituuksilla päästään alle millikaarisekunnin tarkkuuteen."

Tämä tarkoittaa samaa kuin voisi nähdä New Yorkista katsottuna 20 sentin kolikon Eiffeltornin huipulla.

"Lisäksi olemme voineet mitata tähtien radiaalinopeuksia, eli vauhtia, jolla tähdet tulevat meitä kohden tai etääntyvät meistä. Tämä voidaan tehdä toistaiseksi vain kirkkaimmille tähdille, eli sellaisille, jotka ovat magnitudia 12 ja vähemmän. Näistä listassa on noin kuusi miljoonaa."

Ja lista jatkuu edelleen: "puoli miljoonaa muuttuvaa tähteä ja 13 000 omassa aurinkokunnassamme olevan pienkappaleen astrometristä mittausta.

Asteroidien ja komeettojen mittaukset ovat kiinnostavia siksi, että Gaian avulla voidaan niiden ratoja Auringon ympärillä laskea hyvin tarkasti. Tämä tuo mukanaan jännittävän yllätyksen:

"Kun esimerkiksi asteroidi kulkee radallaan jonkun toisen asteroidin läheltä, niin niiden radat muuttuvat vähän. Voimme nyt mitata tämän ratamuutoksen tarkasti ja sen avulla voimme laskea asteroidien massoja. Tällä hetkellä emme tunne hyvin niiden massoja, mutta Gaian avulla saamme tästä lisää tietoa."

Gaian ensimmäisten tulosten mukaan tehty kartta Linnunradasta.

Alussa oli ongelmia

Kun Gaia laukaistiin avaruuteen joulukuussa 2013, huomattiin pian, että sen havaintolaitteisiin tuli jostain hajavaloa. Sen kaksi teleskooppia eivät siis olleet sisältä täydellisen pimeitä siten, että ne näkivät vain ja ainoastaan tähtitaivaan kuvan, vaan jostain sivusta tuli hieman valoa.

Kyse ei ollut suuresta asiasta, mutta hajavalo haittasi hieman havaintojen tekemistä. 

"Etsimme syytä siihen, mutta emme löytäneet, joten tälle ei voinut tehdä mitään. Onneksi tätä voidaan korjata havaintoja käsittelemällä, ja mitä enemmän meillä on havaintoja, niin sitä vähemmän tämä haittaa."

Toinen alussa ollut yllättävä ongelma oli teleskooppien peileihin kertynyt jäähuuru. Satelliitin sisälle oli kaikesta puhdistamisesta huolimatta jäänyt vähän vesihöyryä, joka tiivistyi ja jäätyi peilien pinnoille. Tämäkin ongelma oli pieni ja jäätä oli hyvin vähän, mutta kun kyse on erittäin tarkoista havainnoista, oli tilanne harmittava.

Tältä varalta peilejä voidaan lämmittää, ja nyt näyttää siltä, että tästä ongelmasta on päästy eroon. Vesihöyry on häipynyt avaruuteen niiden pienenpienien rakojen kautta, mistä se sisälle pääsi tunkeutumaan.

"Kolmas ongelma oli se, että teleskooppien välinen kulma on heilahdellut", harmittelee Timo ja viittaa siihen, että Gaian kaksi teleskooppia katsovat avaruuteen eri suuntiin, niin niiden välisen kulman pitäisi olla tarkalleen 106,5°.

"Tässä on ollut millikaarisekunnin heilahtelua. Se johtuu varmaankin rakenteen lämpölaajenemisesta, eikä sitä osattu ottaa huomioon, koska Gaia on ensimmäinen havaintolaite, joka voi nähdä näin pientä liikettä. Vastaavaa on voinut olla aiemminkin avaruusteleskoopeissa, mutta sitä ei ole vain havaittu."

Onneksi nämä muutokset voidaan mitata ja korjata tuloksissa.

Gaiassa on kaksi teleskooppia, joissa on kooltaan 1,45 × 0,5 metriä olevat peilit ja ne katsovat avaruuteen 106,5° astetta eri suuntiin. Kun satelliitti pyörii, keilaavat teleskoopit koko taivasta.

 

Kaasua riittää vuoteen 2024

Periaatteessa mitä pitempään mittauksia jatketaan, sitä tarkempia tuloksista tulee. Siksi on hyvä, että näillä näkymin Gaia jatkaa toimintaansa paljon suunniteltua pitempään.

"Laukaisun aikaan suunnittelimme satelliitin tekevän tiedehavaintoja vähintään viiden vuoden ajan ja tämä aika tulee täyteen nyt ensi kesällä", Timo selittää. 

Toimintaa rajoittava tekijä on ns. kylmän kaasun määrä. Sitä käytetään satelliitin asennon säätöön ja pyörittämiseen. 

"Kun se loppuu, niin emme voi enää tehdä tarkkoja kuvia. Viimeisimmän tiedon mukaan näin käy vuonna 2024 plus miinus yksi vuosi. Eli viiden vuoden sijaan voisimme tehdä havaintoja Gaialla kymmenen vuoden ajan. Avaruus on vaarallinen paikka ja mitä tahansa voi tapahtua milloin vain, mutta tällä hetkellä näyttää tosiaan siltä, että voimme jatkaa vielä vuosien ajan."

Satelliitit tuntuvat nykyisin kestävän hyvin ja koska niihin laitetaan varmuuden vuoksi mukaan ylimääräistä polttoainetta (ja Gaian tapauksessa ohjauskaasua), on suunnitellun toiminta-ajan ylittäminen normaalia. Kun lennonjohto oppii vielä pian optimoimaan satelliitin käyttöä, kuluu polttoainetta vielä suunniteltua vähemmän.

Jatkoaika vaatii kuitenkin byrokratiaa, sillä satelliitin ylläpito ja sen tulosten vastaanotto maksaa. Nyt Gaialle on saatu epävirallisesti lupaus työn jatkumisesta ainakin vuoden 2020 loppuun, ja todennäköisesti tätä jatketaan ainakin vuoteen 2022 saakka. Kriteerinä jatkoajalle on se, voiko satelliitti tuottaa enää uutta, kiinnostavaa tietoa, ja ainakin toistaiseksi lisähavainnot auttavat parantamaan laatua olennaisesti.

Gaian tietokanta numero kolme joskus tulevaisuudessa tulee olemaan siksi tätäkin parempi ja massiivisempi.

Samalla Timo ja muut tutkijat katsovat kuitenkin jo tulevaisuuteen.

"Olisi hyvä tehdä Gaian kaltainen satelliitti joskus 40 vuoden päästä, koska kun toistaisimme havainnot tuolloin uudelleen, niin saisimme erittäin kiinnostavia tuloksia. Pääsisimme esimerkiksi katsomaan oman Linnunratamme tähtien liikkeiden lisäksi lähellämme olevien Magellanin pilvien tähtien liikkeitä. Se auttaisi muun muassa mittaamaan ensimmäistä kertaa tarkasti mahdollisen pimeän aineen määrää."

Lisäksi olisi kiinnostavaa, jos uusi laite voisi tehdä havaintoja myös lähi-infrapunassa pelkän optisen alueen sijaan.

"Voisimme nähdä silloin pölypilvien peitossa olevia nuoria ja vanhoja tähtiä. Se olisi jännää!"

*

Juttua on päivitetty 25.4. päivällä olleen tiedostustilaisuuden jälkeen. Lue myös uudempi juttumme!

Nyt se on varmaa: Hubblen avaruusteleskoopin seuraaja viivästyy taas

Jari Mäkinen

Kuten kerroimme jo pari kuukautta sitten, on Hubble-avaruusteleskoopin seuraaja James Webb -avaruusteleskooppi vaikeuksissa. Tai siis muuta ongelmaa ei enää ole, kuin että sen saaminen laukaisukuntoon vie pelättyäkin enemmän aikaa. Kuten epäviralliset tiedot jo vihjasivat, on nyt tavoitteena kevät 2020.

1960-luvulla avaruuajan alussa Nasaa johtaneen James Webbin mukaan nimetty uusi avaruusteleskooppi on upea laite. 

Ja kuten aika usein upeat avaruuslaitteet ovat, on JWST myös monimutkainen ja kallis. Tähän mennessä se on kallein Nasan hanke, kun mukaan ei lasketa Kansainvälistä avaruusasemaa. Vaikka mukana kustannuksia jakamassa ovat Euroopan avaruusjärjestö ja Kanada, on pelkästään amerikkalaisille veronmaksajille tulevassa hintalapussa nyt yli kahdeksan miljardia dollaria.

Ei ihme, että ennen kaikkea Yhdysvaltain hallituksen tilitarkastajat ovat seuranneet menoa viime aikoina tarkasti.

Kun JWST oli lähellä tulla peruutetuksi vuonna 2011 (jo sitä ennen olleiden viivytysten ja budjettiylitysten vuoksi), asetettiin tuolloin hankkeelle tämä kahdeksan miljardin dollarin katto. Tuskin kukaan ehdottaa teleskoopin jättämistä Maahan tämän kaiken jälkeen pienen ylityksen vuoksi, mutta nipotusta on tiedossa.

Viime aikoina lopullinen, varsinainen avaruuteen laukaistava teleskooppi on käynyt läpi tiukkoja testejä ensin Nasan Goddardin avaruuslentokeskuksessa, sitten Houstonissa Johnsonin avaruuskeskuksessa ja lopulta Kaliforniassa Northrop Grumman -yhtiön puhdastiloissa, missä teleskooppiosaan sitä odotti myös erikseen testattu avaruusalusosa – se, mikä pitää optiikasta ja havaintolaitteista koostuvan teleskoopin suunnassa ja toiminnassa avaruudessa.

Testit ovat menneet muuten hyvin, paitsi että niiden aikana on löydetty vikoja, joiden korjaamiseen on mennyt hieman enemmän aikaa kuin toivottiin. On normaalia, että tämän kokoisesta laitteesta löytyy pieniä vikoja; voisi jopa sanoa, että ellei mitään löytyisi, kannattaisi olla huolissaan.

JWST:n tapauksessa kuitenkin vikojen korjaaminen on vaatinut suurien osien purkamista ja uudelleen kasaamista, sekä jälleen kerran testaamista.

Erityisen paljon aikaa on mennyt aurinkosuojan kanssa. Se on viidestä kerroksesta koostuva varjo, joka ponnahtaa auki täyteen kokoonsa vasta avaruudessa. Se on avattu täyteen mittaansa, aivan kuten tapahtuu avaruudessa, mutta sen saaminen takaisin tarkasti laskostettuun pakettiin on vienyt kuukausikaupalla ylimääräistä aikaa. 

Lisäksi varjoon on tehty pieniä korjauksia ja siksi se on avattu – ja pakattu ylimääräisen kerran.

JWST:n aurinkosuoja 
Uuden avaruusteleskoopin aurinkosuoja on jotakuinkin tenniskentän kokoinen.

 

Jo tätä ennen testaaminen oli noin neljä kuukautta myöhässä, ja siksi laukaisua avaruuteen oli lykätty vuoteen 2019. Sitä ennen laukaisua suunniteltiin jo tämän vuoden lokakuulle, mutta nyt tavoitteena on virallisesti "aikaisintaan" toukokuu 2020.

Seuraavaksi osat liitetään toisiinsa, ja sen kuluessa varmasti tulee eteen vielä hankaluuksia. Niinpä Nasa päätti antaa hankkeelle lisäaikaa, jotta työtä ei tarvitse tehdä liian nopeasti; on parempi viivyttää jo viipynyttä teleskooppia vielä vähän sen sijaan että riskeerattaisiin sen toiminta liialla kiireellä.

JWST on nykyiseen Hubbleen verrattuna paljon parempi ja suurempi. Sen mosaiikkimainen peili on halkaisijaltaan yli kolme kertaa leveämpi kuin Hubblen yhdestä osasta koostuva, avaruussukkulan rahtiruuman koon mukaan tehty peili. Uusi teleskooppi on myös viritetty havaitsemaan paremmin näkyvän valon lisäksi infrapunasäteilyä – sitä kun maanpäälliset kaukoputket näkevät heikonlaisesti ilmakehän vuoksi.

Siinä missä Hubble kiertää Maata ja suunniteltiin sellaiseksi, että astronautit voivat sitä huoltaa avaruussukkulan avulla, viedään JWST noin 1,5 miljoonan kilometrin päähän maapallosta ns. Lagrangen pisteeseen. Siellä se pystyy tekemään paremmin havaintoja, mutta sen huoltaminen laukaisun jälkeen on hyvin hankalaa. Siksi JWST on tehty sellaiseksi, ettei siihen täydy kajota enää laukaisun jälkeen. 

JWST laukaistaan avaruuteen eurooppalaisella Ariane 5 -kantoraketilla, jonka suuri rahtikuorma oli suunnittelun alkaessa levein ja tilavin käytössä olleista kantoraketeista. Mikäli hanke viivästyy tästä vielä edelleen, on mahdollista, että raketti täytyy vaihtaa toiseen. Ariane 5 korvataan nimittäin noihin aikoihin uudella Ariane 6:lla, joka ei ole yhtä voimakas. 

Voi olla, että SpaceX on jo postittamassa Falcon Heavyn esitteitä Nasalle – sen käyttäminen kun saattaisi auttaa budjettipuolella, koska sen käyttäminen on nähtävästi paljon edullisempaa kuin nykyisten isojen kantorakettien.

Piirros JWST:stä avaruudessa.
Tilaa aihepiirin ESA RSS-syöte