Toiminta alkaa tänään: ExoMars aloittaa saapumisen punaiselle planeetalle

Su, 10/16/2016 - 13:37 Jari Mäkinen
Schiaparelli irtoaa

Laskeutuminen Marsiin tapahtuu vasta ensi keskiviikkona, mutta varsinainen toiminta alkaa jo tänään, kun 577-kiloinen Schiaparelli-laskeutuja irrotetaan ExoMars-luotaimesta. Kolmen päivän ajan alukset lentävät erillään, ja siinä missä laskeutuja suuntaa suoraan Marsin pinnalle, tekee ExoMars ratamuutoksen ja asettuu kiertämään punaista planeettaa.

Tänään klo 17.42 Suomen aikaa Schiaparelli irrotetaan TGO-luotaimesta (Trace Gas Orbiter, kuten ExoMarsin tätä itse luotainta kutsutaan). Pienet räjähdyspanokset vapauttavat laskeutujan ja jouset työntävät sen etääntymään luotaimesta noin 30 senttimetrin sekuntinopeudella. 

Paitsi että luotain lähettää irtaantumisesta telemetriatietoja, tarkkailevat Nasan 70 metriä halkaisijaltaan olevat Deep Space Networkin antennit Canberrassa ja Madridissa luotaimen signaalia ja saavat selville sen doppler-siirtymästä miten irtaantuminen tapahtui.

Tämän jälkeen alukset lentävät itsekseen, koko ajan hieman toisistaan erkaantuen, kunnes tarkalleen kolmen vuorokauden ja kuuden minuutin päästä irtaantumisesta Schiaparelli iskeytyy Marsin kaasukehään ja laskeutuu planeetan pinnalle. 

Laskeutuminen kestää vain vajaat kuusi minuuttia

Laskeutuminen alkaa siis noin keskiviikkona klo 17.42 Suomen aikaa, ja signaalilta kestää kulkea 9 minuuttia ja 34 sekuntia Marsista Maahan – vahvistukset tapahtumille saadaan tuolloin siis tuon verran myöhemmin.  

Laskeutuja alkaa tuntea kaasukehän vaikutuksen 121 kilometrin korkeudessa, jolloin sen nopeus on vielä 21000 km/h. Sen jälkeen tapahtumat etenevät hyvin nopeasti: lämpökilpi suojaa alusta kaasukehän kitkakuumennukselta ja kitka hidastaa voimakkaasti vauhtia. Noin 11 kilometrin korkeudessa pinnasta nopeus on vielä 1700 km/h. Silloin yliäänen nopeudella toimiva laskuvarjo avataan. 40 sekunnin päästä tästä lämpökilpi irtoaa, ja laskeutujan tutka pystyy näkemään alas Marsin pintaan; se mittaa tästä eteenpäin korkeutta ja nopeutta.

Nyt nopeus on 320 km/h ja korkeutta on seitsemän kilometriä.

Vain minuuttia myöhemmin, 1,2 kilometrin korkeudessa, kun nopeutta alaspäin on vielä noin 250 km/h, laskeutuja irtaantuu sitä suojanneen kuoren yläosasta (alaosa oli suojakilpi, joka irrotettiin jo aiemmin). Samalla kuoreen kiinnitetty laskuvarjo irtaantuu, joten nyt Schiaparelli on vapaassa pudotuksessa. Tätä kestää vain sekunnin ajan, sillä sen jälkeen laskeutuja käynnistää yhdeksän pientä rakettimoottoriansa, joiden hidastamana se laskeutuu alaspäin. 

Noin kahden metrin korkeudessa rakettimoottorit jarruttavat nopeuden nollaan, eli Schiaparelli leijuu paikallaan hetken, kunnes moottorit sammutetaan, ja laskeutuja kopsahtaa pintaan. Sen alaosa on tehty iskua vaimentavaksi, mutta nopeuskaan ei ole enää varsin suuri: vain pari metriä sekunnissa, eli tyypillinen kävelyvauhti.

Aikaa kaasukehään saapumisesta Meridani-tasangon pinnalle iskeytymiseen kuluu vain hieman alle kuusi minuuttia. Laskeutuminen tapahtuu – jos kaikki käy hyvin – klo 17.47 Suomen aikaa.

Koko laskeutumisen ajan Schiaparelli lähettää viestejä tapahtumien kulusta ja paitsi että ne kuullaan Maassa, niin myös Marsia kiertävä Mars Express ja kiertoradalle samaan aikaan asettuva TGO tallentavat kaiken liikenteen.

Pinnalla Schiaparelli tulee toimimaan vain muutaman päivän ajan akuissaan olevan sähkön voimin. Kyseessä on pääasiassa laskeutumisdemonstraattori, mutta lisäksi se tekee pinnalla mittauksia mm. suomalaistekoisin mittalaittein. 

Kuvassa laskeutumisen aikaan enää n. 300 kg massaltaan oleva Schiaparelli hidastaa vauhtiaan yhdeksän pienen rakettimoottorin avulla.

Kun Schiaparelli laskeutuu, asettuu TGO samalla kiertoradalle

Tänään tapahtuvan laskeutujan irrottamisen aikaan TGO lentää törmäyskurssilla kohti Marsia. Ellei sen rataa muutettaisi, se seuraisi Schiaparellia ja tuhoutuisi.

Niinpä rataa muutetaan heti kun Schiaparelli on turvallisen matkan päässä. Tämä on ensi yönä klo 5.42 Suomen aikaa. Silloin luotaimen päämoottoria käytetään hieman alle kahden minuutin ajan, ja sen jälkeen luotaimen pitäisi olla juuri oikealla kurssilla kohti paikkaa, missä se käynnistää moottorinsa uudelleen keskiviikkona varsinaiseen Marsin kiertoradalle sen jättävään polttoon. 

Varsinainen radalleasettumismanöveeri alkaa klo 16.04 Suomen aikaa keskiviikkona ja tapahtuu samaan aikaan Schiaparellin laskeutumisen aikaan. Moottorin tulee käydä 139 minuuttia, eli yli kahden tunnin ajan; jos poltto on liian lyhyt, sinkoutuu TGO takaisin planeettainväliseen avaruuteen, kun taas liian pitkä poltto hidastaa menoa liikaa ja saa luotaimen murskaantumaan Marsin pintaan.

Jos kaikki menee hyvin, sammuu moottori klo 18.31 ja heti sen jälkeen luotain kääntää suuren antenninsa kohti Maata. Radalle asettumisen aikaan luotain ei ole ollut yhteydessä Maahan, vaan tieto sen onnistumisesta saadaan vasta noin klo 19.32, kun yhteys luotaimeen muodostuu uudelleen.

Tämä tapahtuu siis ensi keskiviikkona, mutta toiminta siis alkaa jo tänään Schiaparellin irtaantumisella. Jos laskeutuja ei jostain syystä irtaannu TGO:sta, ei luotain pysty asettumaan Marsia kiertämään, joten nyt sopii vain toivoa, että kaikki menee hyvin. 

Palaamme luonnollisesti alkavan viikon kuluessa useastikin asiaan – edessä on taas yksi todella jännittävä ja toimintarikas avaruusviikko!

Tagit