67P/Churyumov-Gerasimenko

Euroopan avaruusjärjestön Rosetta-luotain kiersi kaksi vuotta komeetta 67P/Churyumov-Gerasimenkoa – tuttavallisesti Churyä – ja tutki paitsi sen pintaa sekä olemusta, niin myös maisteli tarkasti siitä irroinneita hiukkasia.

Tätä varten luotaimessa oli COSIMA-niminen mittalaite, joka keräsi komeetasta irronneita alle millimetrin kokoisia hiukkasia. Ne laitettiin COSIMAssa olleen mikroskoopin alle, valokuvattiin ja joiden koostumus analysoitiin.

"Rosetta-luotaimen ansiosta ymmärrämme komeettaa ja sen aktiivisuutta aivan uudella tavalla", kertoo tutkimuksessa mukana ollut yliopistotutkija Harry Lehto Turun yliopistosta.

"Luotaimen avulla on mitattu komeetan koko, massa ja tiheys. Komeetan ohuessa kaasukehässä on vettä, hiilidioksidia, happimolekyylejä ja pieniä orgaanisia molekyylejä, eli se muodostuu lähinnä hiilestä, vedystä, typestä ja hapesta. Komeetan pinta on kartoitettu pienimpiä yksityiskohtia myöten; se on hyvin tumma ja näkyvää jäätä on vähän." 

Saatujen tietojen ansiosta tiedetään, että komeetta on pintamuodoiltaan monivivahteinen. Komeetasta löytyy halkeamia, jyrkänteitä ja koloja. Pinnalla on havaittu myös maanvyöryjä ja dyynejä. 

Tunnelma Euroopan avaruusoperaatiokeskuksessa ESOCissa, Darmstadtissa, Saksassa on surullisen onnellinen, haikea ja tyytyväinen.

Rosetta on tehnyt uskomattoman lennon ja mullistanut kuvamme komeetoista sekä kenties myös aurinkokunnan synnystä. Eilen täällä kerrottiin kaikista alustavista tieteellisistä löydöistä, jotka luotaimen lähettämistä kuvista ja tiedoista on tähän mennessä tehty, ja palaamme näihin vielä tänään laajemmassa artikkelissa sekä videossa. 

Mutta työ ei ole vielä ohitse, sillä tähän mennessä vain noin 5 % kaikista tiedoista on käyty läpi. Puuhaa komeettadatan kanssa riittää siis pitkäksi aikaa eteenpäin.

Tällä hetkellä lennonjohdossa ei ole juuri muuta tehtävää, kuin ottaa vastaan luotaimesta tulevia tietoja ja odottaa.

Luotain on jo havainnut kaasun tiheyden kasvavan sen lähetyessä komeettaa, ja se ottaa jatkuvasti kuvia niin navigointikamerallaan, kuin myös muilla kameroillaan. Erityisesti Rosettan OSIRIS-kameran kuvia odotellaan kiinnostuneina: alla eräs viimeisimmistä, tänään aamupäivällä 11:18 Suomen aikaa otettu kuva 5,8 kilometrin korkeudesta. Kuva on 225 metriä halkaisijaltaan ja sen tarkkuus on 11 cm/pikseli.

OSIRIS on tehty katsomaan kaukaa komeettaa, eikä se sovellu hyvin lähihavaintoihin. Kameralaitteiston teleobjektiivi ei pysty näkemään selvästi enää 1,5 kilometrin korkeudelta alaspäin, ja laajakulmaobjektiivin raja on noin 350 metriä. Sen alapuolelta otetut kuvat ovat siis hieman sumeita, mutta niitä voidaan parantaa myöhemmin kuvankäsittelyllä.

Takana on 12,5 vuotta kestänyt lento, joka on ehdottomasti eräs parhaiten onnistuneista ja kiinnostavimmista koko avaruustutkimuksen historiassa. Se lähetettiin matkaan maaliskuussa 2004 ja kymmenen vuotta kestäneen planeettainvälisen lennon jälkeen se heräsi horroksestaan tammikuussa 2014. Sen jälkeen luotain ohjattiin varovasti yhä lähemmäksi komeettaansa, lopulta vempautettiin kiertämään komeettaydintä ja sen jälkeen tämä rekka-auton kokoinen luotain on kerännyt valtavan määrän mittaustietoja ja kuvia komeetasta.

Philae laskeutui pomppien komeetta Churyumov-Gerasimenkon pinnalle 12. marraskuuta 2014 ja lähetti sen pinnalta muutaman päivän ajan kuvia ja tietoja. Sen jälkeen laskeutujan akku hiipui ja se vaipui uneen — herätäkseen siitä muutamaan otteeseen, kun sen aurinkopaneelit saivat tarpeeksi valoa ja laite virkosi hetkeksi.

Havaintoja se ei kuitenkaan onnistunut niillä kerroilla enää lähettämään. Vaikka lennonjohto ja tutkijat toivoivat enemmän päivänpaistetta laskeutujalle, ei Philae onnistunut enää toimimaan kunnolla laskeutumisensa jälkeen. Perustehtävänsä se sai kuitenkin tehtyä.

Nyt saatujen kuvien perusteella tosin on ihme, että laskeutuja pystyi edes siihen.

Tänään klo 12 Suomen aikaa Rosetta-luotaimen EES-yksikkö, eli Electrical Support System Processor, deaktivoidaan osana luotaimen valmistelua sen omaan loppuun, joka koettaa syyskuun 30. päivänä.

Luotain ohjataan silloin lentämään hitaasti komeetan pinnalle, missä se tekee ensin mittauksia ja ottaa kuvia, ja sen jälkeen luotain sammutetaan. Eräs planeettatutkimuksen huimimmista seikkailuista päättyy silloin.

Mutta toinen tarina siis päättyy jo tänään, joskin tämä on ollut lähinnä toiveikasta odottelua viime kesästä alkaen. Viimeinen pihahdus komeetan pinnalle laskeutuneesta, ja sieltä onnistuneesti havaintoja lähettäneestä Philae-luotaimesta kuultiin 9. heinäkuuta 2015, eli yli vuosi sitten. 

Silloin se ei kuitenkaan pystynyt lähettämään havaintoja, vaan lähinnä telemetriatietoja, joiden perusteella havaittiin laskeutujan kokeneen kovia ja että ainakin toinen sen radiolaitteista oli rikkoontunut. Mutta silti lennonjohto sekä Philae-tiimi olivat toiveikkaita, ja Rosetta on kuunnellut koko ajan sen jälkeenkin josko laskeutujasta kuuluisi jotain.

Se on pysynyt kuitenkin vaiti. Kenties se ei ole kestänyt komeetan aktiivisuuden huippuaikaa ja on peittynyt komeetasta suihkunneeseen jäähän ja pölyyn. Kenties lämpötilavaihtelut ovat saaneet sen kaikki radiolaitteet rikkoontumaan. Tai kenties yksinkertaisesti sen laskeutumispaikka osoittautui niin hankalaksi, ettei laskeutuja ole saanut tarpeeksi energiaa aurinkopaneeleistaan.

Komeetta Churyumov-Gerasimenko ja sitä kiertävä Rosetta etääntyvät parhaillaan Auringosta, kun komeetta vipeltää eteenpäin soikealla kiertoradallaan. Komeetta hiipuu Auringon lämmittäessä sitä koko ajan vähemmän, ja samalla myös Rosetta pystyy toimimaan huonommin, kun sen aurinkopaneelit tuottavat koko ajan vähemmän sähköä.

Luotain on kartoittanut komeettaytimen jo useampaan kertaan ja mitannut avaruutta sen ympärillä, ja koska komeetan aktiivisuus vähenee koko ajan, on todennäköistä, että suurin osa jännistä, uusista asioista on jo nähty. Lennonjohto on myös yhä enemmän huolissaan siitä, että jo 12 vuoden ajan avaruudessa erittäin vaikeissa oloissa ollut luotain saattaa alkaa pian nikotella, joten tavoitteena on nyt tiristää jäljellä olevasta lennosta mahdollisimman suuri määrä uutta tietoa irti.

Siksi luotain halutaan tuoda hyvin lähelle komeettaa ja lopulta laskeutua sillä pinnalle niin rauhallisesti, että se pystyisi mittaamaan ja tutkimaan komeettaa mahdollisimman paljon lähestymisensä aikana.

Koska manöveeri on vaikea ja vaatii runsaasti suunnittelua, on ajankohdaksi päätetty nyt syyskuun 30. päivä.

Suunnittelu on jo käynnissä ja varsinaiset laskeutumista valmistelevat ratamanöveerit alkavat elokuussa. Muutamaa päivää ennen laskeutumista viimeinen rata on soikea, noin 20 kilometrin päähän komeetasta ulottuva rata, jolla radikaali, viimeinen ratamuutos tehdään 12 tuntia ennen laskeutumista. Kun Rosetta silloin sytyttää rakettimoottorinsa, alkaa se lähestyä komeettaa ja laskeutuessaan se käyttää moottoreitaan jarruraketteina siten, että nopeus pintaan osuessa on noin 50 cm sekunnissa. Siis hyvin hidas kävelynopeus, voisi sanoa hiipimisnopeus.

Viimeiset tunnit ennen laskeutumista tulevat olemaan hyvin aktiivisia, kun Rosetta kuvaa pintaa eri kameroillaan. Tuloksena on ainutlaatuisia kuvia, joita ovat omiaan päättämään ällistyttävän hyvin sujuneen tutkimusmatkan. 

Rosettaa ei haluta törmäyttää komeetan pintaan, koska törmäyksiä on aikaisemmin käytetty nostamaan pinnasta ainetta ilmaan sen vuoksi, että jokin toinen luotain tai maanpäälliset kaukoputket ovat voineet havaita sitä. Nyt komeetta on liian kaukana tarkkoja havaintoja varten, joten on parempi tehdä laskeutuminen hitaasti.

Erittäin todennäköisesti luotain lakkaa ottamasta yhteyttä Maahan varsin pian pinnalle osumisen jälkeen, ja joka tapauksessa sen suurtehoantenni lakkaa seuraamasta maapalloa. Sen aurinkopaneelit tuottavat koko ajan vähemmän virtaa ja lopulta luotain hiipuu.

Suurin avoin kysymys tällä hetkellä on vielä laskeutumispaikka; tutkijaryhmät selvittävät parhaillaan kaikkein kiinnostavinta paikkaa, josta tulee lopulta myös Rosetta-luotaimen hautausmaa.

Voi olla, että luotaimesta kuullaan pihauksia syyskuun lopun jälkeenkin, ja kenties se selviää sen verran toimintakykyisenä komeetan radan ulko-osien ja kylmyyden jälkeen, että parin-kolmen vuoden kuluttua siihen voisi saada taas yhteyden. Mutta tämä on tässä vaiheessa pelkkää toiveajattelua.

Niinpä nyt kannattaa asennoitua siten, että Rosetta-lennon loppu on 30. syyskuuta 2016 ja että se on täyttänyt tehtävänsä enemmän kuin hyvin.

Rosetta jatkaa edelleen tutkimuksiaan komeetan ympärillä ja vaikka uutisia siitä tippuu nykyisin vähemmän, on luotain täydessä työn touhussa. Itse asiassa se on tehnyt viime aikoina erittäin tiiviisti Chury-komeetan pinnan kartoitusta, sillä kun Churyn aktiivisuus on hiipunut sen etääntyessä jo radallaan Auringosta, on lennonjohto uskaltanut lentää luotaimella hyvin lähelle.

Näin oli myös viime lauantaina illalla, kun Rosetta teki lähiohituksen vain noin viiden kilometrin korkeudelta komeetastaan. Silloin se meni yllättäen varotilaan ja pysyi siinä huolestuttavat 24 tuntia. Lennon aikana ei ole ollut montaakaan yhtä hektistä ja lennonjohdon kannalta huolestuttavaa hetkeä.

Nähtävästi syy ei kuitenkaan ollut mikään yllätys: luotaimen niin sanotut tähtietsimet lukittuivat "väärään" tähteen, joka oli todennäköisesti komeetasta irronnut pieni kappale, joka loisti kirkkaana kohteena tähtietsimessä.

Tähtietsin kuvaa ympärillä olevaa avaruutta ja paikantaa siitä tähtiä, joiden perusteella luotaimen navigointilaitteet säätävät sen asentoa ja lentorataa. Kun luotain havaitsee tähtietsimensä antavan selvästi virheellistä tietoa – kuten nyt – asettuu luotain varotilaan ja jää odottamaan apua Maasta lennonjohdolta – kuten nyt kävikin.

Näin on tapahtunut muutamia kertoja aikaisemminkin, mutta tällä kerralla jostain syystä tähtietsimet jäivät junnaamaan varotilaan ja niiden toimintakuntoon saattaminen vaati lisätoimia lennonjohdossa. Niinpä viikonloppu oli varsin erikoinen Rosetta-lennonjohtajille, jotka eivät ole aikaisemmin kokeneen luotaimensa kanssa vastaavaa. 

Luonnollisesti tieteelliset havainnot keskeytyivät samalla, ja nyt kun luotain on saatu jälleen täysin hallintaan, käynnistetään kameroita ja mittalaitteita uudelleen. Muutaman päivän sisällä Rosetta on jälleen työn touhussa.

Näillä näkymin luotaimen lento päättyy ensi syyskuussa, kun se ohjataan laskeutumaan komeettansa pinnalle. Luotainta ei ole suunniteltu laskeutuman, joten kyseessä on oikeastaan hellävaraisesti tehtävä tömäys. Lähestymisen aikana Rosetta tutkii komeettaa erittäin läheltä ja jatkaa mittaustensa lähettämistä myös pinnalta.

Tähän mennessä lento on ollut erittäin onnistunut ja alun perin lennon aiottiin päättyvän viime vuoden lopussa. Koska luotain toimii edelleen hyvin ja se pystyy tekemään tieteellisesti kiinnostavia mittauksia, on sen annettu jatkaa toimintaansa. Syksyn jälkeen komeetan aktiivisuus alkaa olla niin heikkoa, ettei lentoa enää kannata jatkaa.

Päivän kuvassa Chury näkyy siis suoraan Auringon suunnasta kuvattuna, eli tilanne on Rosettan kannalta sama kuin täysikuun aikaan Kuu Maasta katsottuna: niin sanotun oppositioilmiön vuoksi se näyttää hieman kirkkaammalta kuin hetkeä aiemmin ja myöhemmin.

Kyse on siitä, että kohdetta valonlähteen suunnasta katsottaessa pinnan epätasaisuudet peittävät omat varjonsa ja suoraan taaksepäin siroava valo on hieman vahvistunutta interferenssin vuoksi.

Ilmiö on havaittavissa ilmakehättömillä kappaleilla, kuten Kuulla ja asteroideilla, ja myös komeettaytimellä – kuten kuva osoittaa.

Aivan tarkalleen ottaen Rosetta oli 0,9° sivussa täysin suorasta linjasta komeetan ytimen keskipisteen ja Auringon välillä, mutta tämä ei havaintoa haitannut. Kuva on siinä mielessä kiinnostava, että sen avulla Churyn pintaa voidaan katsoa täysin ilman varjoja. 

Komeetta ja sitä kiertävä Rosetta ovat etääntymässä parhaillaan Auringosta ja siksi komeetan aktiivisuus on hiipumassa. Rosetta on pystynyt seuraamaan aitiopaikalta Churyn aktiivisuuden kasvua, sen kaasupurkauksia ja suihkuamista radan Aurinkoa lähimmässä osassa ja nyt jälleen komeetan hiipumista. Näillä näkymin luotain ohjataan laskeutumaan komeetan pinnalle ensi syyskuussa.

Viime aikoina komeettakuvia on ollut aiempaakin kiinnostavampaa seurata siksi, että myös paljon OSIRIS-suurtarkkuuskameran kuvia on ollut vapaasti nähtävissä. Niitä voi katsoa OSIRIS-kuva-arkistossa, mistä tämäkin kuva on napattu.

Rosetta nappasi kuvan 10.4.2016 klo 3.57 Suomen aikaa 613 nm:n suodattimen läpi. Kuvan valotusaika oli puoli sekuntia ja yhden pikselin resoluutio on 2,86 metriä. Tarkka etäisyys komeetan keskipisteestä oli 29,933 km – eli pari kilometriä vähemmän pinnasta – ja matkaa tuolloin maapallolle oli 283 050 272 km (1,892074 AU) sekä Aurinkoon 413 890 464 km (2,766687 AU).

Kuvan iso versio on myös ladattavissa sivustolta; sen avulla komeettaa pääsee katsomaan melkein kuin olisi itse paikan päällä!