Hayabusa-2 luotaimen asteroidinäytteet

Japanilainen Hayabusa-2-luotain onnistui ottamaan näytteitä (162173) Ryugu asteroidilta. Asteroidi on luokiteltu primitiiviseksi C-tyypin, hiilipitoiseksi asteroidiksi. Kivinäytteet onnistuttiin tuomaan Maahan joulukuun alussa ja tutkijat pääsivät tarkastelemaan niitä tuoreeltaan. Kivimurskaa ja pölyä oli jopa näytekammion ulkopuolella ja joulukuun 14 päivänä avattu A-kammiossa materiaalia oli paljon enemmän. Lisäksi C-kammiossa pitäisi olla vielä lisää näytemateriaalia syvemmältä asteroidista.

Näytekammiossa A oleva murska Ryugu-asteroidilta. Japanilaiset tutkijat ottavat talteen myös näytteistä vapautuvan kaasun. Kuva JAXA.

 

Hayabusa-2luoitaimen matka on ollut pitkä. Se laukaistiin matkaan Japanista Tanegashiman avaruuskeskuksesta 3.12.2014. Luotain saavutti asteroidin heinäkuussa 2018 ja asettui sitä kiertävälle radalle. Hayabusa-2 kuljetti kaksi kulkijaa (MINERVA-II1:n Rover-1A- ja Rover-1B), jotka luotain laski asteroidin pinnalle syyskuussa 2018. Niistä tuli ensimmäiset kulkijat, jotka koskaan ovat toimineet asteroidin pinnalla.

Hayabusa-2-luotain laskeutui onnistuneesti Ryugu-asteroidin pinnalle 22. helmikuuta 2019 ja suoritti ensimmäisen näytteenoton. Seuraava vaihe oli huhtikuussa 2019 kun asteroidin pintaan törmäytettiin räjähde, joka teki siihen 20 metrin kraatterin. Seuraavat näytteet otettiin tästä kraatterista, sillä tutkijat halusivat näytteen täysin muuttumattomasta materiaalista, josta asteroidi syntyi noin 4,5 miljardia vuotta sitten. Pintamateriaali muuttuu hiljalleen ajan myötä mm. uv-valon, aurinkotuulen ja avaruuden kosmisen säteilyn vaikutuksesta.

Hayabusa-2 luotaimen näytekammio laskeutui Australiaan laskuvarjojen varassa joulukuussa 2020.

 

Ryugu on hieman omituisen muotoinen c-tyypin asteroidi. Kuva JAXA.

Japani ei ollut asialla ensimmäistä kertaa, sillä luotaimen edeltäjä, Hayabusa nouti näytteen asteroidi 25143 Itokawalta edellisellä vuosikymmenellä. Vaikka luotaimella oli useita teknisiä ongelmia, sen ottama näyte saatiin Maahan 13. kesäkuuta 2010.

 

Kiinan kuunäytteet laskeutuivat Maahan

Varhain torstaiaamuna (kello 1.59 to 17.12.2020) paikallista aikaa Kiinan kuuluotaimen näytekapseli laskeutui laskuvarjon varassa Sisä-Mongolian autonomisen alueen asumattomalle tasangolle. Näytekapselissa pitäisi olla noin 1,5 kg Kuun pinnalta kauhottua kuupölyä ja noin kahden metrin syvyydestä kairattu 0,5 kg kivinäyte.

Chang'e 5 luotaimen laskeutumis ja nousmoduulit Kuun pinnalla valmiina näytteenottoon. Kaikki kuvat ovat Kiinan julkaisemasta videosta, joka on julkaistu Wikimedia Commonissa.

 

Varsinainen laskeutuminen alkoi noin tuntia aikaisemmin, jolloin noin 5 000 km etäisyydellä Atlantin yläpuolella näytteen laskeutumiskapseli irrotettiin sitä kohti Maata tuoneesta risteilyaluksesta. Kapseli lähestyi ilmakehää noin 11,2 km/s nopeudella ja kello 1.33 se kimposi takaisin avaruuteen. Tämä ei ollut vahinko, vaan suunniteltu tapa jarruttaa kapselin nopeutta. Hieman myöhemmin kapseli palasikin ilmakehään vain 7,9 km/s nopeudella.

Ilmakehässä näytekapseli laskeutui aina 10 km korkeuteen ennen laskuvarjon avaamista, jonka varassa loppumatka tehtiin. Laskeutumisen jälkeen kapseli näytteineen kuljetettiin lentoteitse Pekingiin tutkimuksia varten. Osa näytteistä asetetaan myös yleisön nähtäville.

Chang’e 5 luotaimen matka alkoi Pitkä marssi 5 kantoraketilla marraskuun 24 päivänä (paikallista aikaa) ja Kuun kiertoradalla se asettui marraskuun 28 päivänä.  Pari päivää myöhemmin, marraskuun 30 päivänä luotaimen laskeutumisosa irrottautui ja teki laskeutumisen onnistuneesti Mons Rümker’in vulkaaniselle tasangolle joulukuun 1 päivänä. Laskeutumisosa kauhoi ja kairasi näytteet ja pakkasi ne kapseliin, joka oli kiinnitetty Kuusta nousuosaan laskeutujan päälle.

Nousuosan rakettimoottorit käynnistettiin joulukuun 3 päivän iltana ja se telakoitui kiertoradalla odottavaan moduuliin varhain joulukuun 6 päivänä. Näytekapseli siirretiin Maahan tuovaan risteilymoduuliin ja nousuosa irrotettiin ja törmäytettiin Kuuhun joulukuun 8 päivänä. Risteilymoduuli rataa muutettiin kahdella eri korjauksella ympyränmuotoiseksi ja se kiersi Kuuta kuusi vuorokautta ennen suuntaamistaan kohti Maata. Paluu tapahtui kello 1.59 paikallista aikaa eli ke 16.12.2020 kello 19.59 Suomen aikaa.

 

Kuusta nousumoduuli telakoitumassa kiertoradalla olevaan risteilymoduuliin.

Näytekapselin siirto risteilymoduuliin.

Näytekapselin irrottautuminen Maata lähestyttäessa.

Näytekapselin ilmajarrutusrata ennen varsinaista laskeutumista.

Kirjauutuus: Alkuräjähdyksen aikaan

Dan Hooper

Kaiken alku – universumin ensimmäiset sekunnit

2020 Ursa ry.

ISBN 978-952-5985-83-2

Suomentanut Tuukka Perhoniemi

Alkuteos At the Edge of Time – Exploring the Mysteries of Our Universe’s First Second. Princeton University Press.

 

Mitä tapahtui maailmankaikkeuden ensimmäisinä hetkinä? Tätä kysymystä tutkivat hyvin monet kosmologit ympäri maapallon. Tutkijoiden määrästä huolimatta, tietämys kaiken alun tapahtumista karttuu hitaasti, sillä suoria havaintoja on lähes mahdoton tehdä. Kosminen taustasäteily, josta muutama avaruuskaukoputki on tehnyt uraauurtavaa kartoitustyötä, on selkeä raja mutta sekin sijoittuu noin 380 000 vuoden ikäiseen maailmankaikkeuteen. Tapahtumista sitä ennen ei ole saatavissa informaatiota ainakaan sähkömagneettisen säteilyn avulla.

Voisiko kaiken alun tapahtumista saada havaintoja jollakin muulla keinoin kuin fotonien avulla? Aivan varmaa vastausta kysymykseen on vaikea antaa, mutta ehkä gravitaatioaallot voivat paljastaa jotakin, jos vain pystyisimme hyvin matalilla taajuuksilla etenevän gravitaatioaaltorintaman havaitsemaan. Nämä aallot kun voisivat kertoa jotakin siitä, mitä tapahtui ensimmäisen sekunnin aikana. Tätä vaihetta tutkimuksessa joudumme kuitenkin odottaman vielä ainakin vuosikymmenen ennekuin avaruusobservatorio LISA saadaan toimintakuntoon.

Dan Hooper on pimeän aineen tutkija. Pimeä aine kulkeekin koko kirjan läpi ja kirjoittajan tarkastelee sitä eri kanteilta sen mukaan mitä asiaan maailmankaikkeuden alusta on esillä. Milloin, aivan tarkasti, pimeä aine syntyi ja mitä se oikeastaan on? Siinäpä kysymyksiä, joihin tutkijakaan ei pysty vastaamaan. Sen sijaan hän kyllä kuvailee niitä olosuhteita, joita nykyisin eri teorioiden mukaan maailmankaikkeuden alussa olisi voinut olla.

Kirjaa lukiessani koin parikin heureka-hetkeä. Yksi näistä on kosmisen inflaation ymmärtäminen: täydellisen tyhjyyden maailmankaikkeudessa, jossa on vain maailmakaikkeutta laajentava pimeä energia toimi universumia laajentavana tekijänä. Universumin laajetessa myös pimeän energian määrä lisääntyy ja jossakin vaiheessa tultiin siihen pisteeseen, jolloin ainetta ja siten myös gravitaatioaaltoja alkoi syntyä. Inflaatio päättyi ja maailmankaikkeus oli hirvittävän kuuma, tiheä ja valonopeudella laajeneva.

Luultavasti pimeä aine syntyi ensimmäisen sekunnin murto-osan aikana kosmisen inflaation päätyttyä. Dan Hooper pohtii pimeän aineen olemusta sillä pätevyydellä, jolla parin vuosikymmenen tutkijan ura mahdollistaa. Onko pimeä aine wimppejä, siis heikosti vuorovaikuttavia eksoottisia hiukkasia? Vastaus on savolainen: ehkä on, ehkä ei!

Olisiko se supersymmetrisiä hiukkasia? Sekin on mahdollista, mutta tällä hetkellä kaikkein tehokkain hiukkasten kiihdytin-tömäytin LHC Cernissä ei ole pystynyt tuottamaan olosuhteita, jossa mahdolliset supersymmetriset hiukkaset ilmaantuisivat tutkijoittemme iloksi. LHCn ansioluettelossa on Higgsin bosonin löytyminen, mutta sen jälkeen vuosiin ei ole löydetty mitään uutta. Kysymys kuuluukin, että mahtaako niitä supersymmetrisiä hiukkasia olla oikeasti olemassa? Jos on, niin niiden löytäminen vaatii ehkä LHCtä tehokkaamman törmäyttimen rakentamista.

Kirjan teksti on asiapitoista ja hieman kuivahkoa. Luultavasti kirja pitää lukea uudelleen ennen kuin se täysin avautuu maallikolle. Kirjan sisältö voisi olla hieman enemmän jäsennelty, sillä paikka paikoin se vaikuttaa aivan ajatusvirralta. Näistä luettavuuteen vaikuttavista tekijöistä huolimatta kirjan lukeminen on suositeltavaa, sillä parhaimmillaan se avaa aivan uudenlaisen näkemyksen näin maailmankaikkeuden alun tapahtumien ymmärtämiseen.

Kari A. Kuure