Juno lähestyy Jupiteria

JUICE ja Jupiterin jääkuut

Mitä kiinnostavaa Jupiterissa vielä on?

Jos Junoa voisi katsella sen vierestä avaruudessa, tekisi se varmasti vaikutuksen. Sen runko on noin 3,5 metriä korkea ja saman verran leveä, ja sen kolme pitkää aurinkopaneelia ovat kukin lähes kolme metriä leveitä ja yhdeksän metriä pitkiä. Luotaimen aurinkopaneelien kärkiväli on siis noin 20 metriä, eli luotain mahtuisi nipin napin tenniskentälle – vain komeettaa tutkivassa Rosetta-luotaimessa on isommat aurinkopaneelit.

Luotaimen massa laukaisun aikaan oli tarkalleen 3625 kiloa.

Juno laukaistiin matkaan Cape Canaveralista Atlas V -kantoraketilla elokuun 5. päivänä vuonna 2011 ja se lensi Jupiteriin pitkää planeettainvälistä reittiä pitkin.

Matkallaan se poikkesi Maan luokse lokakuussa 2013, jolloin se nappasi kotiplaneetaltaan hieman lisää vauhtia, jolla se pääsi nousemaan aurinkokunnassa aina Jupiteriin saakka. Lähimmillään Juno oli Maata vain 559 kilometrin etäisyydellä.

Juno lähestyy Jupiteria

Juno on säteilynkestävä avaruusluotain

JUICE ja Jupiterin jääkuut

Ensimmäinen Jupiteria läheltä tutkinut luotain oli amerikkalainen Pioneer 10, joka lensi planeetan ohitse vuonna 1973. Vaikka siltä odotettiin paljon uutta tietoa, oli Jupiterin sekä sen kuiden monimuotoisuus tutkijoille yllätys. Sen jälkeen seitsemän muuta luotainta on käynyt tutkimassa jättiläisplaneettaa läheltä, ja niistä vain yksi, Galileo, on viipynyt planeetan luona pitempään.

Galileo asettui kiertämään Jupiteria joulukuussa 1995 ja tutki sitä ja Jupiterin kuita aina syyskuuhun 2003 saakka, jolloin luotain ohjattiin syöksymään hallitusti Jupiterin kaasukehään. Luotain oli käynyt jo vanhaksi ja epäluotettavaksi, joten lento haluttiin päättää kunniakkaasti Galileon vielä toimiessa. Samalla tutkijat halusivat varmistaa sen, ettei luotain vahingossakaan pääse törmäämään johonkin Jupiterin kuista, joita halutaan päästä tutkimaan koskemattomina joskus myöhemmin.

Pitälti Galileon ansiosta Juno-lennon tutkijaryhmä osaa odottaa jo paljon.

Ensiksikin halutaan määrittää tarkasti Jupiterissa olevien hapen ja vedyn määrä, koska näiden suhteesta voidaan päätellä miten Jupiter ja muut kaasujättiläiset ovat aikanaann syntyneet.

Toiseksi kiinnostaa Jupiterin ytimen massa. Tästä voidaan saada havaintoja luonnollisesti vain epäsuorasti, mutta silti: tämäkin auttaa selvittämään Jupiterin syntyhistoriaa.

Eräs tapa mitama ytimen massaa on kartoittaa tarkasti Jupiterin painovoimakenttä, mikä sinällään on myös erittäin kiinnostavaa. Sen avulla voidaan päätellä myös muita Jupiterin rakenteeseen liittyviä asioita sekä pohtia miten kaasu liikkuu planeetan sisällä.

Jupiterin magneettikentän tutkiminen puolestaan auttaa muodostamaan malleja siitä, miten planeetan ns. dynamo toimii. Kuinka Jupiterin magneettikenttä siis syntyy ja pysyy yllä, vaikka sen pitäisi periaatteessa olla nykyisin erilainen? 

Tähän liittyen eräs kiinnostavimmista kysymyksistä on planeetan napa-alueiden magneettikentän rakenne ja olemus. Luotain myös tutkii Jupiterin revontulia; otsikkokuvassa niitä on Hubble-avaruusteleskoopin kuvaamana, mutta Juno luonnollisesti voi tutkia niitä läheltä paljon paremmin ja eri mittalaitteilla. Jupiteria tutkitaan erityisen tarkasti nyt myös maanpäällisin teleskoopein, jotta niiden keräämiä tietoja voidaan yhdistää luotaimen saamiin havaintoihin.

Eräs lennon tärkeimmistä tehtävistä on yksinkertisesti seurata globaalisti koko ajan Jupiterin kaasukehän yläosien koostumusta, lämpötilaa, rakennetta ja dynamiikkaa – siis kuvata ja mitata kaasukehää oikeastaan koko ajan.

Luotaimen avulla tutkitaan myös Jupiterin pyörimistä ja liikettä radallaan Auringon ympärillä.

Lisäksi Juno tutkii ja kuvaa tarkasti Jupiterin kuita, etenkin kaikkein kaikkein kiinnostavimpia, suuria, kenties jääpinnan alla meren sisäänsä kätkeviä kuita. Näiden tarkempi nuuskiminen jää kuitenkin Euroopan avaruusjärjestön tekeillä olevan JUICE-luotaimen tehtäväksi; euroluotain ja Juno ovat tietyssä tapaa toistensa kilpailijoita, mutta niiden päätutkimuskohteet on jaettu siten, etteivät ne tekisi samoja asioita aivan samalla tavalla.

Alla on Jupiterin vulkaanisen Io-kuun pintaa Galileo-luotaimen kuvaamana.

Planeetoista ylivoimaisesti suurin eli Jupiter ei ole mikään vähäinen tekijä kotikulmiemme kiertoliikkeissä, mutta silti senkin vetovoimavaikutus jää vähäiseksi Aurinkoon verrattuna.

Juno-luotain laukaistiin elokuussa 2011 kohti Jupiteria ja vasta nyt – tarkkaan ottaen neljä päivää sitten – jättiläisplaneetan vetovoima alkoi vaikuttaa aluksen kulkuun enemmän kuin Auringon gravitaatio.

Perillä Juno on jo reilun kuukauden kuluttua. 4. heinäkuuta luotain sytyttää päämoottorinsa 35 minuutiksi, mikä vähentää sen nopeutta 542 metriä sekunnissa eli noin 2 000 kilometriä tunnissa.

Juno asettuu Jupiteria napojen kautta kiertävälle radalle, jolla se tutkii planeetan kaasukehää, magneettikenttää ja revontulia sekä sisäosien rakennetta ja syntyä. 

Kunkin noin tunnin kestävän kierroksen aikana luotain kulkee lähimmillään 5 000 kilometrin korkeudella pyörteilevien pilvikerrosten yläosista.

Luotaimen nimi tulee antiikin mytologiasta. Ylijumala Jupiter verhoutui pilviin peitelläkseen kyseenalaisia touhujaan, mutta hänen vaimonsa Juno näki pilvien läpi ja sai selville Jupiterin todellisen luonteen. Samaan pyrkii myös kohdakkoin perille pääsevä planeettaluotain.

Kuva: NASA/JPL-Caltech

NASAn Juno-luotain lensi eilen illalla Maan ohitse ja kävi lähimmillään vain hieman yli 550 kilometrin päässä maapallon pinnasta. Ohilennon tarkoituksena oli lisätä luotaimen vauhtia ja muuttaa sen rataa siten, että se pystyy lentämään Jupiteriin. Eilisen ohilennon jälkeen se saapu sinne 4. heinäkuuta 2014.

Kaikkein lähimmillään luotain oli kello 22:21 Suomen aikaa keskiviikkoiltana, jolloin se viiletti Intian valtameren yläpuolella, hyvin läheltä Etelä-Afrikkaa. Sieltä teoreettisesti luotaimen olisi voinut nähdä jopa paljain silmin.

Aivan lähimmän ohituksen aikana mikään maa-asemista ei voinut olla yhteydessä matalalla ja nopeasti viilettäneeseen luotaimeen. Ensinnä lähiohituksen jäkeen sen radiosignaalin sai kuuluviin Euroopan avaruusjärjestön Perthissä, Australiassa, oleva antenni. Silloin huomattiin, että kaikki ei ollutkaan sujunut täsmälleen suunnitelman mukaan.

Vaikka ratageometrisesti ohilento ei olisi voinut sujua paremmin, itse luotain äksyili sen aikana. Luotain oli ohjelmoitu muun muassa nappaamaan kuvia Maasta ja ottamaan vastaan radioamatöörien sille lähettämiä tervehdyksiä, mutta on mahdollista, että luotain onkin lakannut kesken kaiken ottamasta vastaan ja kuvaamasta. Lisäksi kenties osa jo tallennetuista tiedoista on tuhoutunut.

Kyse ei kuitenkaan ole vakavasta häiriöstä – ainakaan toivottavasti. Pitkän hiljaiselon jälkeen nähtävästi jokin tiiviissä toimintasarjassa sai luotaimen sekaisin, jolloin se meni niin sanottuun turvatilaan. Turvatilan tarkoituksena on suojata luotainta ja sen laitteita odottamattoman vian tai häiriön tapahtuessa. Siinä luotain sammuttaa ylimääräiset systeeminsä, kääntyy osoittamaan kohti Aurinkoa (jotta aurinkopaneelit saavat varmasti valoa), suuntaa antennin kohti Maata ja odottaa lisäohjeita lennonjohdosta.

Todennäköisesti Maan varjoon joutuminen sai luotaimen hätääntymään; kyseessä oli ensimmäinen kerta sitten elokuussa 2011 tapahtuneen laukaisun, kun luotain oli varjossa, eivätkä sen aurinkopaneelit tuottaneet sähköä. Juno on suunniteltu toki kestämään hyvin varjossa toimimisen, sillä Jupiterissa aikanaan se tulee planeettaa kiertäessään olemaan radalla, joka vie sen aina välillä varjoon Jupiterin taakse.

Juno ei sammunut missään vaiheessa, eikä sen toiminnassa ole nyttemmin havaittu mitään yksiselitteistä vikaa. Turvatilassa ollessaankin se pysyi olemaan yhteydessä Maahan, tosin hitaammalla tiedonsiirtonopeudella. Turvatilaan kuuluu se, että luotain käyttää automaattisesti hitaampaa ja luotettavampaa nopeutta tietolinkissään.

Virhetila tullaan varmasti tutkimaan tarkasti läpi seuraavien kuukausien aikana, mutta mikään ei toistaiseksi viittaa siihen, että Junolla olisi ongelmia. Kuulemme varmasti lisätietoja hyvinkin pian.

Tänään klo 22:21 suhahtaa maapallon ohitse vieras planeettainvälisestä avaruudesta: NASAn Jupiteriin matkaava Juno-luotain käy nappaamassa kotiplaneetaltaan hieman lisää vauhtia ja jatkaa sen jälkeen lentoaan kohti jättiläisplaneettaa. Lähimmillään Juno on vain 559 kilometrin päässä Maan pinnasta, jolloin sen saattaa juuri ja juuri pystyä näkemään paljain silmin esimerkiksi Etelä-Afrikasta.

Mitään pelkoa luotaimen Maahan osumisesta ei ole, sillä se on turvallisesti ja tarkasti oikealla radallaan, ja nyt luonnonlait pitävät huolta siitä, että ohilento sujuu hyvin. NASAn pakkolomat eivät myöskään haittaa menoa, sillä kaikki luotaimen ohilennon aikana tehtävät toiminnat on ohjelmoitu sen tietokoneisiin jo hyvissä ajoin ennen kuin pakkolomista oli tietoakaan. Joka tapauksessa lennonjohto on myös paikalla valvomassa, että mitään yllättävää ei tapahdu.

Juno laukaistiin matkaan 5. elokuuta 2011, siis jo noin kaksi vuotta sitten, jolloin sen lähtönopeus ei riittänyt nousemiseen Aurinkokunnassa Jupiteriin saakka. Se oli tehty tarkoituksella hieman liian painavaksi, koska siten mukaan saatiin enemmän tutkimuslaitteita – lennon suunnittelijoilla oli nimittäin taskussaan valttikortti. Luotaimen rata vei sen ensin Marsin radan ulkopuolelle, mutta se kääntyikin sieltä takaisin alaspäin ja suuntasi Aurinkoa kiertävällä radalla paikkaan, missä se ohittaa tänään maapallon.

Käyttämällä tämänpäiväistä ohilentoa ns. painovoimalinkoamiseen on luotaimen nopeus ohilennon jälkeen hieman suurempi ja siten nyt se voi jatkaa kohti Jupiteria. Sinne se saapuu 4. heinäkuuta 2016, jolloin se asettuu kiertämään jättiläisplaneettaa ja alkaa tutkia sitä sekä sen kuita monilla instrumenteillaan.

Eräs Junon tutkimuslaitteista on ns. aaltoinstrumentti, mikä on noin 10 metrin aaltopituudella radioaaltoja kuunteleva vastaanotin. Ohilennon kunniaksi tutkijat laittavat laitteensa päälle kuuntelemaan Maata, ja he kehottavat kaikkia radioamatöörejä lähettämään viestejään Junolle morsekoodilla.

"Moikkaa Junoa" on maailmanlaajuinen kampanja, ja tarkempia tietoja siitä ja ohjeita lähetysten tekemiseen on kampanjan nettisivulla "Say 'Hi' to Juno" (www.jpl.nasa.gov/hijuno); sivu on monista NASAn sivustoista poiketen näkyvissä pakkolomista huolimatta.

Lähimmillään Maata luotain on siis tänään illalla klo 22:21:25 Suomen aikaa, jolloin sen etäisyys Maan pinnasta on 559 km ja nopeus Maan suhteen 10 389 km/s ja Auringon suhteen 14 903 km/s.

Alla on kartta Junon radasta Maan suhteen sekä ajankohdat, jolloin se on Maan varjossa. Suomesta sitä ei edes kannata koittaa nähdä paljain silmin taivaalta, sillä se on liian heikko, eteläisen pallonpuolen päällä ja kulkee tavallisiin satelliitteihin verrattuna hyvin nopeasti. Jos hyvin käy, saattaa tosin sen aurinkopaneeleista tuikahtavan Auringon välähdyksen nähdä. Kellonajat alla ovat tuntia Suomesta jäljessä (Keski-Euroopan aikaa).