Ma, 11/10/2014 - 11:07 By Jari Mäkinen
Philae-grafiikka

Tämä on vanhentunut ennakkojuttu laskeutumisesta. Uudempi juttu on täällä: http://www.tiedetuubi.fi/?q=Philae_laskeutunut

Komeettatutkimuslento Rosetta huipentuu keskiviikkona siihen, kun sen Philae-laskeutuja irtaantuu ja laskeutuu komeetan ytimen pinnalle.

Näin 67P/Churyumov-Gerasimenkosta tulee ensimmäinen aurinkokunnan pienkappale, jonka pinnalle laskeudutaan erityisellä laskeutumisaluksella. Avaruuslentojen historiassa tämä on ainutlaatuinen ja erittäin jännittävä tapahtuma – verrattavissa vuonna 2004 tapahtuneeseen laskeutumiseen Saturnuksen Titan-kuuhun, paitsi että muutaman tunnin sijaan laskeutujan toivotaan toimivan parin kuukauden ajan.

Tiistaina illalla lennonjohdossa käytiin läpi ensimmäinen neljästä klassisesta "GO - NO GO" -äänestyksistä, jolloin eri lennon systeemejä ja lentotietoja valvovat lennonjohtajat sanovat päälennonjohtajan kysyessä ovatko kaikki valmiita kriittisiin toimenpiteisiin. Tässä ensimmäisessä äänestyksessä päätettiin, että laskeutuminen tehdään keskiviikkona; luotaimen laitteistot, laskeutuja ja kaksikon lentorata ovat kunnossa.

Laskeutuja Philae tosin hieman nikotteli, sillä se käytti herätessään päätietokoneensa sijaan varatietokonettan. Tämän johdosta vain osa telemetriatiedoista saatiin lähetettyä Maahan. Ongelman vuoksi lennonjohto päätti käynnistää laskeutujan uudelleen, ja toisella yrittämällä Philae heräsi normaalisti. Päälennonjohtaja Andrea Accomazzon mukaan "kyseessä ei ollut vika, vaan ominaisuus". Hänen mukaansa laskeutuja on tehnyt aikaisemmin saman jo pariin kertaan, eikä se sinällään ollut yllätys. "Se, että Philae haluaa joskus käynnitysessään käyttää varatietokonetta ennen päätietokoneen käyttöön siirtymistään näyttää olevan vain osa sen persoonallisuutta."

Philae lähtee omille teilleen Rosetta-luotaimen kyljestä keskiviikkona aamupäivällä klo 11:03 Suomen aikaa ja ensimmäinen signaali Philaesta saadaan tuntia myöhemmin, jolloin se on jo hyvän matkaa menossa alaspäin kohti Agilkia-nimen saanutta laskeutumispaikkaansa.

Kellonajat seuraavassa (ja otsikkokuvan infografiikassa) ovat Suomen aikaa, mutta todellisuudessa kaikki tapahtuu jo 28 minuuttia ja 20 sekuntia aikaisemmin. Radiosignaalilta kestää sen tulla Rosettasta Maahan, joten vaikka lennonjohdossa luonnollisesti eletään luotaimen ajan mukaan, meidän tapahtumia jännittävien kannalta nämä ajat, jolloin signaalit tulevat Maahan, ovat kiinnostavampia. Tämä signaalin matkaan kuluva aika kuitenkin kannattaa pitää mielessä.

Laskeutumistunnelmaan voi virittäytyä hyvin kuuntelemalla komeetan laulua:

Kyseessä on Rosettan plasmahavaintolaitepaketin mittauksista tehty, ihmiskorvalla kuultavaksi sovitettu ääni. Äänessä kuuluu miten komeettaydin vuorovaikuttaa aurinkotuulen kanssa ja kuinka komeetan pyrstö on muotoutumassa. Plasma-aalloissa oleva taajuusvaihtelu on ollut täysin uutta ja odottamatonta, ja nyt tutkijat pohtivat mistä tämä 40-50 millihertzin alueella oleva komeetan ”laulu” kertoo.

Laskeutumistoimet ovat jo alkaneet

Valmistautuminen laskeutumiseen on luonnollisesti ollut jo käynnissä hyvän aikaa – itse asiassa aina siitä alkaen, kun laskeutumispaikka valittiin.

Sen jälkeen Rosetta tuli lähemmäksi komeetanydintä ja viiletti parhaimmillaan alle 7 kilometrin päässä sen pinnasta. Lähihavaintojen jälkeen Rosetta ohjattiin kauemmaksi ja sen kiertorataa komeetan ympärillä muutettiin vähitellen sellaiseksi, että se pystyy lähettämään laskeutujan keskiviikkona oikeasta paikasta oikeaan aikaan kohti haluttua laskeutumispaikkaa.

Tällä radalla Rosetta pysyy myös koko laskeutumisen ajan ja pari tuntia sen jälkeenkin suorassa näköyhteydessä Philaeen, mikä on tärkeää sen vuoksi, että luotain välittää laskeutujan signaalin Maahan.

Laskeutumista seurataan myös suurilla radioteleskoopeilla, jotka pystyvät ottamaan vastaan myös Philaen heikon signaalin, mutta siitä saadaan tolkkua vain erityisellä signaalinkäsittelyllä. Tärkein teleskooppien tehtävä on seurata interferometrian avulla laskeutujan rataa alas komeettaa.

Konkreettisesti laskeutumistoimet alkoivat tiistaina 11. marraskuuta klo 21:30, kun luotaimen lentodynamiikkaryhmä vahvistaa, että Rosetta ja Philae ovat oikealla radalla ja Rosetta voi lähettää Philaen suunnitelman mukaan pinnalle. Tällöin lennonjohdossa suoritetaan klassinen ”go - no go” -äänestys, missä päälennonjohtaja kysyy kaikilta eri yksityiskohtia valvovilta lennonjohtajilta onko kaikki kunnossa. Kaikki oli siis kunnossa.

Toinen laskeutumista edeltävä äänestys tapahtuu 12. marraskuuta klo 2:00 yöllä, kun lennonjohto päättää lähetetäänkö luotaimeen käskysarja, jonka käynnistää laskeutumisen. Sen jälkeen lennonjohto tarkistaa, että luotain ja laskeutuja ovat kunnossa, käskyt on vastaanotettu ja että lentorata on oikea.

Kolmas tärkeä lennonjohdon äänestys tapahtuu keskiviikkona klo 03:35, kun Philaen lennonjohto (joka sijaitsee Kölnissä siinä missä Rosetta-lennonjohto on Darmstadtissa) varmistaa laskeutujan olevan kunnossa ja valmis lähtemään matkaan. Laskeutumisen aikana kumpikin lennonjohto pitää huolta ”omasta” aluksestaan, koska kummallakin on kädet täynnä työtä
Keskiviikkona klo 08:03 - 09:03 Rosetta tekee ratamuutoksen, jolla se ”syöksyy” kohti komeettaa radalle, jolla laskeutujan halutaan jatkavan kohti komeetan pintaa. Ensin Rosetta käynnistää rakettimoottorinsa kuusi minuuttia kestävään polttoon, jolla rata käännetään kohti komeetan ydintä vievälle radalle. Rosetta jatkaa tällä radalla Philae edelleen mukanaan noin 22,5 kilometrin päähän komeetan keskipisteestä, eli vain noin 20 kilometrin päähän komeetan pinnasta.

Tämä on laskeutumispäivän tärkein hetki, koska Rosettan rakettimoottorien täytyy toimia juuri oikealla tavalla ja radan täytyy muuttua juuri halutusti, jotta Philaen irrottaminen voisi tapahtua juuri oikeassa paikassa, oikeaan aikaan ja oikeaan suuntaan – muussa tapauksessa laskeutuminen Agilkiaan ei onnistu. Philaessa ei ole ohjausmoottoreita, vaan se voi pitää vain asentonsa oikeana laskeutumisen aikana ja jatkaa eteenpäin, alas kohti komeettaa radalla, jolle Rosetta on sen työntänyt.

Neljäs, ja viimeinen olennainen lennonjohdon ”go - no go” -äänestys tapahtuu 08:35 - 09:35 välisenä aikana, kun lupa Philaen irrottamiseen annetaan. Siinä missä Rosetta voi vielä kaartaa kauemmaksi komeetasta Philae mukanaan ja yrittää laskeutumista uudelleen, ei Philaen irrottamisen jälkeen tapahtumaketjua voi enää katkaista. Philae ei voi koittaa laskeutumistaan enää uudelleen – sen pitää onnistua kerralla.

Signaali, joka vahvistaa Philaen ja Rosettan eronneen toisistaan, saadaan klo 11:03. Irtoaminen tapahtuu klo 10:35, minkä jälkeen signaalilta kestää 28 minuuttia ja 20 sekuntia tulla Maahan. Vaikka viestiä ei aivan heti saataisikaan, ei ole vielä syytä hätääntyä: signaalin saapuminen saattaa viivästyä monista syistä johtuen puolisentoista minuuttia.

Ensimmäinen signaali alas kohti komeettaa matkaavasta laskeutujasta saadaan noin klo 12:53, kun radioyhteys sen ja Rosetta-luotaimen välillä muodostuu. Sen jälkeen tietoa laskeutujasta saadaan koko ajan lennonjohtoon.

Laskeutumisen aikana Philae ottaa jo kuvia ja tekee mittauksia, ja myös Rosetta kuvaa etääntyvää laskeutujaa. Kuvia joudutaan odottamaan myöhemmäksi, koska niitä ei haluta välittää kaiken muun laskeutumistietoliikenteen seassa.

Jos kaikki sujuu hyvin, Philae laskeutuu komeetalle ja tämän vahvistava viesti saapuu klo 18:02. Laskeutumisen aikaan Philaen päällä oleva rakettimoottori puskee laskeutujaa alaspäin ja kaksi harppuunaa sen alla ankkuroivat sen kiinni komeettaan. Laskeutumisjalkojen päissä olevat ruuvit porautuvat (toivottavasti) pintaan.

Voi olla, että signaali laskeutumisesta tulee vasta noin 40 minuutinkin päästä, tai joskus siinä välissä, sillä Philae voi olla sekaisin laskeutumisen jälkeen ja sen signaalin lähettäminen voi viivästyä. Laskeutuja on ohjelmoitu toimimaan hyvin monissa erilaisissa tapauksissa, kuten esimerkiksi tilanteessa, että se ponnahtaisi uudelleen avaruuteen ja laskeutuisi jonnekin muualle komeetan pinnalla. Silloin toki signaali laskeutumisesta viivästyy vielä enemmän, sillä paikka saattaa olla alueella, mistä ei ole suoraa yhteyttä Rosetta-luotaimeen. Tämä on kuitenkin hyvin epätodennäköistä.

Palaamme tapahtumiin useampaan kertaan tällä viikolla ja seuraamme laskeutumista lähes reaaliajassa keskiviikkona. Englanniksi paras seuranta on ESAn Rosetta sivulla www.esa.int/rosetta sekä twitterissä @ESA_Rosetta.

Erinomainen lista kaikista laskeutumistapahtumista on ESAn Rosetta-blogissa osoitteessa http://blogs.esa.int/rosetta/2014/11/07/rosetta-and-philae-landing-time…

Philae laskeutuu