Rosetta | Tiedetuubi

Markus Hotakainen

Saksan Darmstadtissa sijaitsevassa ESAn avaruusoperaatiokeskuksessa (European Space Operations Centre eli ESOC) – ja lukemattomien nettiyhteyksien äärellä ympäri maailmaa – istuttiin tukevasti tuolien etureunoilla, kun kaikki odottivat suurella näyttötaululla väräjävään käppyrään ilmestyvää piikkiä: Rosetta oli soittamassa kotiin.

Kello 20.17 Suomen aikaa hartaasti odotettu signaali saapui ja lennonjohto puhkesi riemunhuutoihin: Rosetta oli herännyt! Lennonvalvojien ryhmää johtava Andrea Accomazzo tiivisti tuoreeltaan monien tuntemukset: "Tämä oli elämäni pisin tunti."

Onnea Rosetta! Onnea ESA!

Jari Mäkinen

Suurten löytöretkien aika ei ole suinkaan ohitse, mutta ne ovat muuttaneet muotoaan suurten purjelaivojen, viidakkoretkikuntien ja napajäätiköiden tutkijoiden ajoista. Nykyajan tutkimusmatkaajat kiitävät hiljaa planeettainvälisessä avaruudessa ja toimivat omien aistiemme jatkeina: ne mittaavat ja kuvaavat puolestamme, lähettävät tietonsa Maahan ja tekevät sellaista, mihin itse emme kykene tai mitä emme yksinkertaisesti voi tehdä.

Kuten esimerkiksi lentämään vuosikymmenen kylmässä avaruudessa ja ratsastamaan komeetalla kohti Aurinkoa.

Euroopan avaruusjärjestön Rosetta-luotain lähetettiin matkaan maaliskuussa 2004 ja se saapuu perille komeetta Churyumov-Gerasimenkon luokse tänä vuonna. Toiminta alkaa nyt maanantaina, 20. tammikuuta, kello 12 Suomen aikaa, kun luotain herätetään yli kolme vuotta kestäneestä horroksesta. Sen toiminnat sammutettiin minimiinsä vuonna 8. kesäkuuta 2011, jolloin luotaimen edessä oli matkansa tylsin ja yksinäisin matkalento-osuus.

Suurin syy sähkövirran säästämiseen oli kuitenkin se, että Rosetta on kauimmaksi Auringosta lentänyt aurinkopaneeleista voimansa saava avaruusalus: Jupiterin radan toisella puolella valoa on niin vähän, että ainoa tapa selviytyä tuosta lennon vaiheesta oli heittäytyä horrokseen.

Kun Rosetta herätetään nyt unestaan, ei siihen olla oltu yhteydessä kahteen ja puoleen vuoteen (tarkalleen ottaen 31 kuukauteen). Vaikka luotain oli lentonsa aikaisemmassa vaiheessakin jo horroksessa, ei näin pitkää toimintojen sammuttamista ole koskaan tehty aikaisemmin. Saati sitten näin kaukana Auringosta.

Komeetan kohtaaminen toukokuussa, laskeutuminen marraskuussa?

Vielä nyt oikeastaan ainoa toiminnassa oleva laite Rosettan sisällä on tietokone, joka toimii herätyskellona ja valvoo sitä, ettei lämpötila sisällä pääse liian kylmäksi. Jos herätyskello toimii suunnitelman mukaan, ei Rosetta ala työhön suin päin.

Ensin luotain lähettää vain viestin Maahan, että se on herännyt. "Se on vain pelkkä piip, eikä mitään muuta", sanoo Andrea Accomazzo Euroopan avaruusoperaatiokeskus ESOCista. Hän johtaa Rosetta-lennovalvojien ryhmää. "Ensimmäisen piippauksen jälkeen meidän täytyy varsinaisesti herättää Rosetta."

Herätys tapahtuu klo 10 UTC ja sen jälkeen Rosetta alkaa lämmittää itseään ja valmistautua yhteydenottoon, joka tapahtuu iltapäivän lopussa. Koska luotain on noin 800 miljoonan kilometrin päässä Maasta, kestää piippaukselta noin 45 minuuttia saavuttaa Maan. Sen jälkeen lennonjohto lähettää luotaimeen komentosarjan, joka ensin hidastaa luotaimen hidasta pyörimistä, mihin se oli asetettu horrostilan ajaksi, ja alkaa käynnistää vähitellen eri systeemejä.

Päivitys: Nasan Goldstonessa, Kaliforniassa sijaitseva 70-metrinen antenni sai signaalin Rosettasta klo 20:18 Suomen aikaa maanantaina 20. tammikuuta.

Olennaisessa osassa tässä on suomalaistekoinen virranjakolaitteisto, joka toimii ikään kuin Rosettan älykkäänä sähkökeskuksena.

Pitkän horroksen jälkeen käynnistys pitää tehdä hitaasti, huolellisesti ja oikeassa järjestyksessä. Rosettan nukkuessa (ja itse asiassa jo sitä ennen) tätä tärkeää toimenpidesarjaa on pohdittu tarkkaan, käyty moneen kertaan läpi ja simuloitu ESOCissa olevan kaksoiskappaleen kanssa. Tämä, kuten kaikki muutkin tärkeät toimenpideet tehdään ensin kaksoiskappaleella hieman ennen itse Rosettaa, jotta jos jokin menee pieleen, niin toimenpiteen voidaan peruuttaa – avaruudessa pienikin virhe voi olla lennon kannalta kohtalokas.

Noin kahden viikon päästä Rosetta ja sen 24 tutkimuslaitetta sekä kameraa ovat jälleen normaalisti toiminnassa. Silloin luotain alkaa etsiä komeettaansa: sen paikka toki tiedetään varsin hyvin, ratalaskelmien ja maanpäällisten havaintojen perusteella paikkatieto ei ole niin tarkka, että Rosettan voisi näiden tietojen perusteella ohjata kiertämään komeettaa. Siksi komeetta pitää ensin löytää ja sen jälkeen rataa muutetaan siten, että Rosetta päätyy noin toukokuussa "Churyn" (kuten komeetta tuttavallisesti tunnetaan) luokse.

Toukokuussa Rosetta tosin asettuu vasta radalle, joka vie sen sopivasti lähemmäksi komeettaa, jotta se voisi asettua kiertämään komeettaa elokuussa. Temppu ei ole mitenkään helppo. koska Churyn vetovoima on hyvin heikko.

Sen jälkeen, kun Rosetta kiertää komeettaa, aletaan sen mukana lentävälle laskeutujalle etsiä sopivaa laskeutumispaikkaa. Sen tulee olla samanaikaisesti mahdollisimman kiinnostava ja turvallinen; kaksi vaatimusta, jotka usein ovat ristiriidassa toistensa kanssa. Kenties tosin sopiva paikka on löytynyt jo aikaisemmin otetuista kuvista. Laskeutuminen tapahtunee marraskuussa.

Sen jälkeen Rosetta pysyy Churyn luona ainakin vuoden päivät, kun komeetta lähestyy radallaan Aurinkoa ja muuttuu nykyisestä hyisestä jäämöhkäleestä kaasua syökseväksi pyrstötähdeksi.

Takana jo pitkä matka

Kun Rosetta nyt hivuttautuu kohti Churyä, sen etäisyys Maasta on noin 800 miljoonaa kilometriä, 9 miljoonaa kilometriä komeetasta ja matkaa Aurinkoon on 673 miljoonaa kilometriä. Tämä on jotakuinkin neljä astronomista yksikköä ja vastaa noin 2,5 kertaista Marsin ja Auringon keskietäisyyttä. Rosetta on kuitenkin jo hyvin Jupiterin radan sisäpuolella, sillä Jupiterin radan säde on noin 5,2 AU.

Laukaisunsa jälkeen Rosetta on taivaltanut jo 6500 miljoonaa kilometriä, ja se on tehnyt kolme Maan ohilentoa (2005, 2007 ja 2009), yhden Marsin ohituksen (2007) ja tutkinut läheltä kahta asteroidia: vuonna 2008 se ohitti pikkuplaneetta Steinsin 800 kilometrin etäisyydeltä ja vuonna 2010 asteroidi Lutetian 3160 kilometrin päästä.

Planeettojen ohilentojen avulla luotain sai lisää vauhtia, mutta niiden avulla saatiin myös säädettyä ja kalibroitua esimerkiksi kameroita. Tapaamiset asteroidien kanssa olivat puolestaan hyvää harjoittelua harjoitteluna komeetan kohtaamiseen ja sen havaitsemiseen. Lisäksi ne toivat mielekästä toimintaa muutoin kovin monotooniseen matkalentoon.

Mopoauton kokoinen avaruusalus

Kolmisen tonnia matkan alussa massaltaan ollut, mitoiltaan 2,8 x 2,1 x 2,0 metriä oleva luotain on saanut nimensä hieroglyfien arvoituksen selvittäneestä Rosettan kivestä, koska sen odotetaan tuovan paljon uutta tietoa aurinkokunnan synnystä ja kehityksestä. Jos komeetat ovat postipaketteja planeettakuntamme vaippavaiheesta, pääsee Rosetta pian postiauton kyytiin ja matkaamaan sen mukana ainakin vuoden, mutta toivottavasti yli puolentoista vuoden ajan.

Vaikka laatikkomainen luotain itse ei olekaan valtava, ovat sen aurinkopaneelit suuret. Niiden kärkiväli on 32 metriä ja pinta-ala 64 neliömetriä. Siivet ovat suuret, koska luotaimen 24 tieteellistä tutkimuslaitetta vaativat paljon virtaa ja sen saamiseen auringonvalosta kaukana Marsin radan toisella puolella tarvitaan paljon pinta-alaa.

Rosetta oli kaukaisimmillaan Auringosta noin 800 miljoonan kilometrin päässä, kun Jupiterin keskietäisyys Auringosta on 741 miljoonaa kilometriä. Siellä Auringon säteilyteho on vain noin 4% siitä mitä sen on Maan seuduilla. Nyt paneelien lasketaan tuottavan noin 400W:n tehon, kun taas parhaimmillaan tehoa tulee 8700 wattia. Onneksi suurin tehontuotto ja tehontarve osuvat jotakuinkin samaan aikaan, silloin kun kaikki tutkimuslaitteet ovat päällä komeetan ollessa lähempänä Aurinkoa. Tämä tapahtuu 13. elokuuta 2015, jolloin Rosettan etäisyys Auringosta on noin 185 miljoonaa kilometriä.

Luotaimen mustanpuhuvassa pinnassa on kaihdinverhoja muistuttavia laatikoita, jotka ovat toinen luotaimen erikoisuus. Koska Rosettan tulee pystyä toimimaan niin kaukana kylmässä avaruudessa kuin lähempänäkin Aurinkoa, on sen lämmönsäteilimet peitetty räppänöin. Kun kaikki sähkölaitteissa syntyvä lämpö halutaan pitää mahdollisimman tiiviisti aluksen sisällä sitä lämmittämässä, suljetaan lämmönsäteilimet, mutta kun lämpöä lähellä Aurinkoa oli liikaa, ne avattiin apposelleen.

Rosettan kyljessä matkaa pieni laskeutuja, joka on nimeltään Philae. Nimi liittyy Rosettaan siten, että Philae on Niilissä oleva saari, mistä löytyneen obeliskin avulla Rosettan kivi pystyttiin tulkitsemaan.

Luotaimessa ja laskeutujassa olevien tutkimuslaitteiden avulla mitataan, kuvataan ja sondataan monipuolisesti niin komeetan ydintä kuin sen ympäristöäkin. Ydintä havaitaan erityisesti neljällä mittalaitteella: ALICE-ultraviolettispektrometri, korkearesoluutioinen kamera OSIRIS, VIRTIS-kuvaspektrometri ja MIRO-mikroaaltoradiometri/spektrometri. COSIMA- ja ROSINA-spektrometrit ja MIDAS-mikroskooppi havaitsevat ytimen koostumusta ja ytimestä irtoavan kaasun sekä pölyn virtauksia. GIADA-niminen laite analysoi pölyä ytimen läheisyydessä, ja RPC-sensoriryhmä kuvaa komeettaa ympäröivän kaasukehän, koman, sisäistä rakennetta ja sen vuorovaikutusta aurinkotuulen kanssa. Loput kaksi tutkimusvälinettä CONSERT ja RSI käyttävät hyväkseen Rosettan radiolaitteistoja, toinen ytimen sisärakenteen tutkimiseen ja toinen määrittelemään ytimen sisällä olevien massojen jakautumista ja koman rakennetta.

Philae-laskeutujassa on mukana myös täysi paketti havaintolaitteita. Näistä monista eri puolille laskeutujaa sijoitetuista kameroista muodostuva CIVA/ROLIS –järjestelmä ottaa korkearesoluutioisia stereopanoraamakuvia. APXS, COSAC ja Ptolemy analysoivat ytimen pintakerroksen koostumusta. SESAME-seismometri tutkii pintaa kahden metrin syvyydeltä, ja sen piirteitä tutkii MUPUS-instrumentti. ROMAP-magnetometri ja CONSERT tutkivat magneettikenttää ja sen vuorovaikutusta aurinkotuulen kanssa.

Komeetasta tehdään siis laajalla skaalalla mittauksia, joiden perusteella saamme paljon tietoa siitä miten komeetta toimii, mikä on sen rakenne ja millainen on sen historia. Näin päästään kiinni aina aurinkokunnan syntyyn saakka.

Mittalaitteiden tekemiseen ovat osallistuneet ESAn jäsenvaltioiden lisäksi ryhmät Yhdysvalloista, Unkarista, Taiwanista ja Venäjältä. Suomi on mukana niin aktiivisesti, että siitä tarkemmin hieman tuonnempana.

Puolipakolla alas pinnalle

Kunhan Rosetta on tutkinut tarpeeksi Chury-komeetan ydintä, päätetään elo-syyskuussa paikka, minne todennäköisesti marraskuussa laskeutuja lähetetään mittauksiaan tekemään.

Kun normaalisti laskeutujat tarvitsevat rakettimoottorit tai laskuvarjon laskeutumisnopeuden hillitsemiseksi, pitää komeetan heikossa painovoimakentässä laskeutujaa suorastaan työntää rakettimoottorilla kohti komeetan pintaa.

Laskeutuminen kestää vartista puoleen tuntiin riippuen siitä, miltä korkeudelta päätämme aloittaa laskeutumisen. Koska Rosetta ja komeetta ovat kaukana Maasta, ei laskeutumista voi kauko-ohjata, vaan Philae toimii automaattisesti. Laskeutumiskäskyn jälkeen lennonjohto voi vain toivoa parasta ja odottaa radioviestiä komeetan pinnalta.

Pintakosketuksen aikaan laskeutuja ankkuroi itsensä pinnalle kahdella harppuunamaisella ankkurilla. Tämän jälkeen sen laskeutumisjaloissa olevat ruuvit kiinnittävät laitteen tiiviimmin pintaan kiinni. Koska komeetan pinnan tarkkaa rakennetta ei tiedetä, on harppuunoissa kaksimetriset vaijerit siltä varalta, että kiinteän pinnan päällä on paksulti höttömäistä ainetta.

Pinta voi olla hyvinkin haperoa jäämurskaa tai kivikovaa kalliota, joten harppuunat on suunniteltu toimimaan mahdollisimman erilaisissa pintamateriaaleissa. Koskaan aikaisemmin avaruuslaitteissa ole tarvittu ankkureita. Jos tarrautuminen Churyn pinnalle ei onnistu, sinkoutuu laskeutuja takaisin avaruuteen.

Vaikeaniminen, mutta kiinnostava komeetta

Täydelliseltä nimeltään 67P/Churyumov-Gerasimenko oleva Rosettan kohdekomeetta on eräs ns. jaksollisista komeetoista, jotka ikään kuin ovat jääneet loukkuun sisempään aurinkokuntaan niiden tullessa liian lähelle Jupiteria. Se on siten suhteellisen “uusi” komeetta sisemmässä aurinkokunnassa, ja koska tätä ennen se on viettänyt koko historiansa kauempana Auringosta, on se säilynyt todennäköisesti hyvin samanlaisena aurinkokunnan alusta alkaen ja siksi se on hyvin mielenkiintoinen kohde.

Komeetta löydettiin syyskuussa 1969 Alma-Atan astrofysikaalisessa instituutissa Kazakstanissa. Sen havaitsi tähtitieteilijä Klim Tshurjumov Kiovan yliopistosta Ukrainasta kuvista, jotka oli ottanut hänen kollegansa Svetlana Gerasimenko Dushanben astrofysiikan instituutista Tadzikistanista. Suomalaisittain translitteroituna komeetan nimi olisi Tshurjumov–Gerasimenko, mutta se on merkitty virallisiin listoihin englanninkielisen kirjoitusasun mukaan ja siten Tiedetuubi käyttää sitä.

Churyn rata muuttui olennaisesti vuosina 1840 ja 1959, jolloin se ohitti Jupiterin hyvin läheltä. Ohitusten seurauksena komeetta kiertää nyt Aurinkoa soikealla, planeettojen ratatasoon verrattuna hieman kallistuneella radalla. Sen kiertoaika on 6,6 vuotta ja radan Aurinkoa lähinnä oleva piste (periheli) sijaitsee Maan ja Marsin kiertoratojen välissä. Radallaan se etääntyy Jupiterin rataa kauemmaksi.

Komeetan epämuotoinen ydin näyttää olevan halkaisijaltaan noin 4 km ja tarkoituksena on parkkeerata Rosetta sen ympärille noin 25 km korkeudella olevalle kiertoradalle. Philaen vapauttamista vasten Rosetta lähestyy komeettaydintä noin kilometrin korkeudelle.

Rosetta tutkii komeettaa yli vuoden ajan ainakin joulukuuhun 2015 asti, jolloin se on jälleen jo etääntymässä Auringosta lokakuussa 2015 olleen perihelin ohittamisen jälkeen.

Suomi ja Rosetta

Rosettan tarkempi suunnittelu alkoi samoihin aikoihin 1990-luvulla, kun Suomi liittyi Euroopan avaruusjärjestöön, joten kyseessä on eräs ensimmäisistä eurooppalaisluotaimista, mihin suomalaiset yhtiöt ja tutkijat pääsivät kunnolla mukaan alusta alkaen.

Koko luotaimen toiminnan kannalta olennaisin suomalaisosa on sen koko runkorakenne: Rosettan perusrakenne on Patria-yhtiön rakentamaa komposiittimateriaalia. Patrian elektroniikkaosasto on lisäksi tehnyt luotaimen sähköjärjestelmän virranjakoyksiköt, joista toinen toimittaa sähkövirtaa itse luotaimen eri laitteille, ja toinen sen tieteellisille instrumenteille. Jakoyksiköt huolehtivat osaltaan myös luotaimen lämmönhallinnasta, joka joutuu varsin koville lennon aikana.

Tiedepuolella Ilmatieteen laitos on ollut olennaisessa osassa kuuden itse emoluotaimessa olevan laitteen suunnittelussa ja rakentamisessa. Näistä neljä on kiertolaisessa olevaa mittalaitetta: COSIMA (Cometary Secondary Ion Mass Analyzer), MIP (Mutual Impedance Probe), LAP (Langmuir Probe) ja ICA (Ion Composition Analyzer). Erityisesti COSIMA on IL:n väen lempilapsi, sillä sen aiempi versio on tutkinut jo komeettaa amerikkalaisen Stardust-luotaimen mukana ja toinen versio toimii parhaillaan Venus Express -luotaimessa.

Philae-laskeutujan laitteista IL on päävastuussa veden etsintään käytettävästä, PP-laitteesta (Permittivity Probe), jonka lisäksi se toimittaa massamuistin laskeutujan muistiyksikköön. PP-laite liittyy laskeutujassa olevaan suurempaan instrumenttikokonaisuuteen, SESAMEen, jonka tehtävänä on mitata komeetan ytimen pintakerrosten ominaisuuksia, erityisesti sähköisiä ominaisuuksia. PP-laitteen anturit ovat ensimmäiset komeetan pintaan osuvat laskeutujan osat, koska laskeutujan laskutelineinä toimivien jalkojen tassut ovat itse asiassa laitteen antureita.

Nyt IL:n väki varautuu ottamaan vastaan tietoja laitteistaan ja aloittamaan niiden analysoinnin. Luvassa on siten jännä vuosi myös Helsingin Kumpulassa.

Artikkelia on päivitetty signaalin saamisen jälkeen ja muutamia lukuarvoja on tarkennettu.

Muista komeettagladiaattori Giotto!

Muista komeettagladiaattori Giotto!

Kun Rosetta lähestyy nyt komeetta Churyumov-Gerasimenkoa ja herää maanantaina toimintaan, ei kyseessä ole ensimmäinen kerta, kun Euroopan avaruusjärjestö tekee huimapäistä komeettatutkimusta. Maaliskuun 13. ja 14. päivien välisenä yönä vuonna 1986 tehtiin historiaa, kun ESAn pieni Giotto-luotain teki uhkarohkean ohilennon läheltä Halleyn komeetan ydintä.

Kyseessä oli paitsi ensimmäinen lähikohtaaminen pyrstötähden kanssa, niin myös ensimmäinen kerta, kun eurooppalainen avaruusalus oli toiminnassa maapallon lähitienoita kauempana.

Ohilentoa seurattiin silmä kovana kautta maailman, ja muistan itsekin olleeni tuolloin korva kiinni radiossa. Tapahtumaa ei silloin voinut seurata reaaliajassa netissä, mutta onneksi YLEn kirjeenvaihtaja oli paikan päällä Saksassa, missä Darmstadtin lennonjohdosta oli suora lähetys radiossa ja televisiossa.

Vain lennonjohdossa nähtiin tuolloin välittömästi Giotton lähettämät kuvat, joten sinne oli kokoontunut suuri määrä tutkijoita.

Eräs heistä oli saksalainen Gerhard Schwehm, joka toimii nyt Rosetta-lennon tieteellisenä johtajana. Koska Rosetta-hanke on kestänyt pitkään, nuorena tutkijana Giotto-ryhmässä mukana ollut Schwehm olisi normaalisti jo eläkkeellä, paitsi että ei ole. On hyvä, että hankkeen toteuttanut henkilö vie sen loppuun saakka.

"Jo ensimmäiset komeetan ytimestä otetut kuvat tekivät lennon perustelluksi, ne olivat niin tarkkoja ja hyviä", muistelee Schwehm Giotton ohilentopäivää. "Monet kollegamme kritisoivat lentoa etukäteen siksi, että heidän mielestään ohilennolla ei saataisi tarpeeksi tuloksia ja sen hyöty olisi mitätön, mutta kuvat osoittivat toisin."

Luotain kulki komeetan ytimen ympärillä olevan aurinkotuulen iskurintaman (shokkiaaltojen alue, joka syntyy suurella nopeudella kulkevien Auringon hiukkasten hidastuessa alle äänennopeuteen) läpi ja saapui komeetan pölyisen koman tiheimpään osaan, jolloin kamera alkoi seurata näkökenttänsä kirkkainta kohdetta: Halleyn ydintä.

Utuisat kuvat piirtyivät ESOCin suuren lennonvalvontahuoneen seinälle ja näyttivät miten jättimäiseltä maapähkinältä näyttänyt kappale tuli lähemmäksi ja lähemmäksi.

Paitsi kaasua, on komeetan ympärillä paljon hiukkasia ja pieniä kappaleita, jota irtoavat ytimestä komeetan ympärille ja näkyvät lopulta komeana pyrstönä. Mitä lähemmäksi Giotto tuli komeettaa, sitä enemmän näitä hitusia törmäsi luotaimeen. Ensimmäinen isku tuli pari tuntia ennen hetkeä, jolloin luotain oli lähimpänä komeetan ydintä. Noin 2000 kilometrin päässä ytimestä Giotto kulki läpi ytimestä ulos avaruuteen syöksyvän materiasuihkun läpi, jolloin se joutui voimakkaan pommituksen kohteeksi.

Vajaat kahdeksan sekuntia ennen hetkeä, jolloin luotain oli lähimpänä komeettaa, törmäsi Giottoon noin gramman painoinen hitunen, joka heitti 244 800 kilometrin tuntinopeudella eteenpäin syöksyneen Giotton huimaan pyörimisliikkeeseen. Yhteys Maahan katkesi, kun luotaimeen kiinteästi asennetun antennin keila alkoi pyöriä majakkamaisesti ympäriinsä. Kuvavirta katkesi ja lennonjohdossa uskottiin, että luotain oli mennyttä – mutta ei, hetken päästä lennonjohdossa kuultiin satunnaisia datapurskeita luotaimesta, kun antennin keila pyyhki lyhyesti Maan suuntaan. Giotto oli hengissä.

Eikä vain hengissä, vaan se koitti epätoivoisesti vakauttaa lentoaan, ja onnistuikin seuraavien 32 minuutin aikana saamaan pyörimisen loppumaan ja palauttamaan yhteyden Maahan normaaliksi.

Luotain oli ohittanut Halleyn ytimen vain 596 kilometrin etäisyydeltä ja oli jälleen matkalla kohti planeettainvälistä avaruutta. Kaikkiaan siihen osui noin 12 000 enemmän tai vähemmän suurta hiukkasta, mutta ainoa olennainen vaurio oli kameran rikkoutuminen. Onneksi se ennätti kuitenkin lähettämään tärkeimmät, huimat lähikuvat komeetan ytimestä.

"Saatoimme ensimmäisen kerran nähdä, että komeetan ydin on kiinteä, kompakti kappale, minkä lisäksi sen pinnalla olevat aktiivisuusalueet olivat selvästi paikallisia alueita, eikä koko pinta ollut suinkaan tasaisesti aktiivinen", Schwehm kertoo. Tätä ei voitu aikaisemmin varmuudella sanoa.

"Giotto vahvisti myös sen, että komeetasta lähtevässä kaasussa on paljon erilaisia orgaanisia molekyylejä. Mukana oli myös pölyn analysointilaitteet, jotka saivat selville millaisista mineraaleista komeetasta irtoavat pölyhiukkaset koostuvat ja kuinka suuria ne ovat."

Giotton avulla voitiin tutkia myös tarkasti sitä, miten komeetasta suihkuava kaasu vuorovaikuttaa Auringosta koko ajan ulospäin virtaavaan kaasuun, aurinkotuuleen. "Komeetan ytimen ympärillä on kaasusta ja pölystä koostuva pilvi, koma, johon aurinkotuuli törmää ja venyttää siitä komeetalle sen pitkän pyrstön. Pystyimme mittaamaan hyvin aurinkotuulen ja koman vuorovaikutusta, mikä on kiinnostavaa myös siksi, että komeetalla ei ole magneettikenttää, joka vaikuttaa esimerkiksi Maan ympärillä olevan kaasun ja aurinkotuulen vuorovaikutukseen", kertoo Schwehm edelleen ja toteaa, että komeetta on itse asiassa kiinnostava plasmafysiikan laboratorio.

Tarkalleen ottaen Giotton havaintojen mukaan Halleyn komeetan ytimestä ulospäin virtaava kaasu oli 80-prosenttisesti vettä, 10-prosenttisesti hiilidioksidia ja 2,5 % sitä oli metaania ja ammoniakkia. Lisäksi mukana oli muita hiilivetyjä, rautaa ja muita aineita pieninä pitoisuuksina. Komeetan ydintä peitti tumma, hiiltäkin mustempi aine, ja pinta oli huokoista, rosoista ja hyvin kevyttä ainetta.

Myös teknisesti Giotto onnistui erinomaisesti. Tutkittuaan ensin Halleytä, nuorta ja aktiivista pyrstötähteä, se kävi mittaamassa (kamera ei enää toiminut) sen jälkeen vanhempaa Grigg-Skjellerupia, jonka läheltä se uskaltautui lentämään vain noin 200 km:n päästä. Se oli myös ensimmäinen ihmisen tekemä luotain, joka palasi Maan luokse planeettainvälisestä avaruudesta ja käytti Maan painovoimaa hyväkseen lentoratansa muuttamiseen. Lisäksi Giotto testasi ensimmäisenä horrostilan käyttöä lennon monotonisen vaiheen aikana: se lähes sammutettiin ja herätettiin uudelleen ennen toiminnan uudelleen alkamista.

"Mutta kuten aina, jokaista Giotton lennolla saatua kysymystä kohden saimme paljon uutta ihmeteltävää."

Rosetta jatkaa siitä mihin Giotto aikanaan jäi: edessä on huiman kiinnostava vuosi!

Tiedetuubi kertoo tarkemmin Rosetta-lennosta, itse luotaimesta ja tämän vuoden tapahtumista. Giottosta, kuten komeettatutkimuksesta laajemmin, kannattaa lukea vaikkapa Avaruusluotaimien ABC -kirjasta.

blogi

esablog

Rosetta

gerhard schwehm

Lue lisää Muista komeettagladiaattori Giotto!

Hyvää huomenta, Rosetta!

Markus Hotakainen

Maanantaina puolen päivän aikaan 807 miljoonan kilometrin etäisyydellä Maasta pärähtää soimaan herätyskello. Silloin loppuu – toivottavasti – yli kaksi ja puoli vuotta jatkunut Rosetta-luotaimen uinuminen. On aika alkaa valmistautua komeetalle suuntautuvalle kotikäynnille.

Rosetta laukaistiin pitkälle matkalleen 2. maaliskuuta 2004. Lähtö viivästyi moneen otteeseen ja alkuperäinen kohde, komeetta 46P/Wirtanen vaihtui 67P/Churyumov-Gerasimenkoon. Se kiertää Aurinkoa radalla, jolla se palaa Aurinkokunnan sisäosiin noin 6,5 vuoden välein. Seuraavan kerran komeetta saapuu periheliin eli Aurinkoa lähinnä olevaan ratansa pisteeseen elokuussa 2015 – ja silloin sen seurana on eurooppalainen luotain.

Kesästä 2011 lähtien Rosetta on ollut syvässä unessa. Tuolloin sen 32 metrin pituiset aurinkopaneelit suunnattiin kohti Aurinkoa ja luotain saatettiin hitaaseen pyörimisliikkeeseen. Minuutin pyörähdysaika riitti pitämään sen vakaasti samassa asennossa Auringon suhteen. Ainoastaan tietokone ja lämmittimet jatkoivat toimintaansa.

Kun tietokoneen kello näyttää maanantaina aamupäivällä kymmentä UT-aikaa, käynnistyy tapahtumasarja, jonka tuloksena luotain on taas täysin valveilla. Ensin luotaimen asennonmäärityksessä käytettävät tähtikaukoputket alkavat lämmetä toimintakuntoon. Noin kuuden tunnin kuluttua hidas pyörimisliike pysähtyy ja luotain tarkistaa asentonsa tähtien suhteen.

Kun asento on selvillä, Rosetta kääntyy kohti Maata, kytkee radiolähettimensä päälle, suuntaa antenninsa ja ilmoittaa lennonjohdolle olevansa hereillä. Luotaimen etäisyys on niin suuri, että signaalin matka Maahan saakka kestää kolme varttia. Tieto luotaimen tilasta on odotettavissa illalla kello 19.30–20.30.

Luotaimen yleiskunnon tarkistuksen jälkeen aletaan käynnistellä sen tieteellistä laitteistoa, johon kuuluu kaikkiaan 11 instrumenttia. Tähän kriittiseen vaiheeseen on varattu aikaa useita kuukausia, sillä Rosetta on vielä noin yhdeksän miljoonan kilometrin etäisyydellä komeetasta. Toukokuussa tehdään radankorjaus, joka suuntaa sen täsmälleen kohti 67P/Churyumov-Gerasimenkon ydintä elokuussa.

Aiemmista komeettaluotaimista poiketen Rosetta ei tee pelkkää pikaista ohilentoa, vaan asettuu komeetan ydintä kiertävälle radalle, ja kulkee sen rinnalla perihelin tuolle puolen. Luotaimen on määrä toimia aina joulukuun 2015 loppuun saakka, jolloin komeetta on jo kovaa vauhtia etääntymässä Auringosta.

Sen lisäksi, että Rosetta asettuu komeettaa kiertävälle radalle, se lähettää ytimen pinnalle marraskuussa 2014 Philae-laskeutujan. Se ankkuroituu komeetan höttöiseen pintaan ja välittää – mikäli kaikki menee suunnitelmien mukaan – kymmenen mittalaitteen tuottamaa tietoa paikan päältä, kun Aurinkoa lähestyvän komeetan ydin syöksee yhä vinhemmin kaasua ja pölyä avaruuteen.

Rosettan mukana on myös suomalaista tekniikkaa, sillä Patria on rakentanut sen rungon ja Ilmatieteen laitos on osallistunut laskeutujan mittalaitteiden sekä tietokoneosien tekemiseen. Tarkempia tietoja Ilmatieteen laitoksen osuudesta löytyy IL:n sivuilta.

Komeettaluotaimen hidasta herättelyä voi seurata suorana nettilähetyksenä. Tarkemmat tiedot ja lähetyksen aikataulu löytyy ESAn Rosetta-sivuilta. Myös Tiedetuubi pysyttelee ajan tasalla Rosettan kuulumisista.

Kuvat ESA/AOES Medialab