Komeettojen arvoitus – 67P/Churyumov–Gerasimenko

Komeetta 67P/Churyumov–Gerasimenko. Kuva ESA.

Osa 2

67P/Churyumov–Gerasimenko ^[1] komeetan löysivät 11. syyskuuta vuonna 1969 Kiewin yliopiston astronomisessa observatoriossa työskennellyt Klim Ivanovych Churyumov ja löytöön johtaneen valokuvan ottanut Svetlana Ivanovna Gerasimenko (Alma-Ata astrofysikaalinen Instituutti).  Gerasimenko oli ollut tutkimassa ja valokuvaamassa komeetta Comas Solà.

Churyumov tarkasti valokuvan ja löysi komeetan kuvalaatan reunasta ja päätteli sen olevan komeetta Comas Solàn. Vasta palattuaan Kiewiin ja uudelleen tarkastelleessaan (22.10.1959) kuukautta aikaisemmin otettua valokuvaa Churyumov huomasi, että löydetty kohde ei voinut olla etsitty, sillä Comas Solàn olisi pitänyt olla 1,8° lasketusta paikasta. Näin suuri ero ei luonnollisestikaan tullut kysymykseen, joten valokuvattu kohde täytyi olla uusi komeetta.

Löydetyn komeetan 67P radan tarkastelu osoitti, että periheli oli 2,7 au etäisyydellä Auringosta ennen vuotta 1959. Helmikuussa 1959 komeetta teki Jupiterin lähiohituksen, jonka seurauksena radan periheli siirtyi nykyiseen 1,2432 au etäisyyteen Auringosta. Radan etäisin piste on 5,6829 au Auringosta ja kiertoaika on noin 6,44 vuotta. Komeetta kiertää lähellä ekliptikaa sillä radan kaltevuus (inklinaatio) on 7,0405°.

Komeetan pyöriminen itsensä ympäri on kokenut mielenkiintoisen muutoksen vuoden 2009 perihelin aikaan. Ennen sitä pyörimisaika oli 12,76 tuntia ja perihelin jälkeen pyörähdysaika oli 12,4 tuntia. Tutkijat arvelivat pyörimisen vauhdittuneen komeetasta haihtuneen vaikutuksesta.

Seuraavan kerran 67P/Churyumov–Gerasimenko on perihelissä 13. syyskuuta 2015. Sitä ennen komeetta on helmikuussa 2015 konjunktiossa^[2] Auringon kanssa, jolloin etäisyyttä Maasta on 3,3 au. Komeetta lähestyy periheliä etelätaivaalla ja 5. toukokuuta se ylittää tähtitaivaan ekvaattorin tullen paremmin nähtäväksi pohjoiselta pallonpuoliskolta. Syyskuun perihelin jälkeen se näkyy Kaksosissa ja sen odotettu kirkkaus olisi silloin noin 11^m. Komeetta vaatii siis näkyäkseen vähintään kiikarin käyttämistä havaintovälineenä.

Komeetta 67P:n etsintäkartta ensi syyskuulle.
Komeetan paikka on esitetty  perihelin aikaan
13.9.2015 kello 3. Kuva Kari A. Kuure.

Euroopan avaruusjärjestön Rosetta-luotaimen lähestyessä komeettaa, havaittiin, että se on kuin kahdesta kappaleesta koostunut, 4,1×3,2×1,3 km kokoinen kappale. Massaa sillä on noin 10¹³ kg ja keskitiheys 400 kg/m³. Pieni keskitiheys osoittaa sen olevan hyvin huokoinen tai sen sisällä on isoja onkaloita.  Suuret onkalot eivät sinällään olisi mitenkään yllättäviä, sillä komeetat voivat hyvinkin koostua löyhästi toisiinsa kiinnittyneistä pienemmistä kappaleista. Pinnan lämpötila vaihtelee 205–230 K (–68 … –43 °C) välillä.

Syyskuussa 2015 komeetta kohoaa Tampereen horisontin yläpuolelle noin kello 23 aikoihin ja on etelässä heti auringonnousun jälkeen. Näin ollen aamuyön pimeimmät tunnit ovat parasta havaintoaikaa, jolloin komeetta näkyy kello 3 noin 28° korkeudella idässä.

Huomautukset

[1] Suomenkielinen translitterointi on 67P/Tšurjumov–Gerasimenko. Englanninkielisissä teksteissä siitä voidaan käyttää myös lyhyempiä ilmaisuja kuten Chury, 67P/C-G tai comet 67P.

[2] Konjunktiossa ollessaan kohde näkyy samassa suunnassa taivasta maapallolta katsottuna.

Rosettan Philae-alus voi hyvin ja lähettää mittaustuloksia

Philaen ensimmäiset kuvat panoraamana.
Kuva ESA/Rosetta/Philae/CIVA

Ilmatieteenlaitos 13.11.2014 14:35

Uusimpien tietojen mukaan Rosettan laskeutumisalus pomppasi laskeutumisen aikana kahdesti. Siitä se huolimatta se voi hyvin ja lähettää mittaustuloksia.

Tänä aamuna Philae oli yhteydessä Rosettaan kolmen tunnin ajan ja laskeutuja toimii hyvin. Philae on myös lähettänyt jo ensimmäisen valokuvan laskeutumispaikastaan. Tämänhetkisten tietojen mukaan Philae on asettunut komeetan pinnalle, mutta on kiinnittynyt siihen heikosti tai ei lainkaan: jalkojen kolmesta ruuvista kaksi on uponnut pinta-ainekseen, ja ankkurointiharppuunat eivät lauenneet laskun yhteydessä.

"Tilanne on hieman riskialtis, koska painovoima pyrstötähdellä on äärimmäisen heikko: 100 kilogramman massainen laskeutuja painaa siellä vain muutamia grammoja. Philaen oma liikehdintä tai esimerkiksi komeetasta purkautuva kaasusuihku voisi saada sen siirtymään tai pahimmassa tapauksessa työntää sen ajelehtimaan avaruuteen", kommentoi Ilmatieteen laitoksen tutkija Tiera Laitinen.

Poraukset lennonjohdon harkinnassa

Ongelmia voi aiheutua poralle, jonka on tarkoitus porata näyte noin 23 cm:n syvyydeltä pinnan alta, sekä anturille, jonka on tarkoitus tunnustella pinnan kovuutta ja muita ominaisuuksia mekaanisesti. Niiden käyttö saattaisi työntää koko laskeutujan irti pinnasta. Lennonjohto harkitsee nyt, voidaanko niitä käyttää.

Jos laskeutujan pitävästä kiinnittymisestä ei saada varmuutta, poran ja tunnusteluanturin käyttöä lykättäneen kunnes muut laitteet ovat saaneet ainakin tärkeimmät mittauksensa tehtyä. Sen jälkeen voidaan alkaa ottaa enemmän riskejä. Lennonjohto myös harkitsee, yritetäänkö ankkurointiharppuunojen laukaisua vielä uudestaan.

Ilmatieteen laitoksen mittalaite toimii hyvin

Ensimmäisenä komeetan pinnalle tömähti Ilmatieteen laitoksen valmistama mittalaite, joka mittaa komeetan vesipitoisuutta. Philae on aloittanut tieteellisten mittausten tekemisen, ja suurin osa sen mittalaitteista voi tehdä työnsä suunnitelmien mukaan heikosta kiinnityksestä huolimatta.

"Tämänhetkisten tietojen mukaan Ilmatieteen laitoksen kehittämä mittalaite on toiminut hyvin ja se on kalibroitunut pienistä häiriöistä huolimatta. Mittaukset tulevat onnistumaan hyvin", arvioi mittalaitteen "isä" Walter Schmidt, Ilmatieteen laitoksesta. Ilmatieteen laitoksen rakentama Philaen massamuistiyksikkö on myös toiminut odotusten mukaisesti. Massamuistiyksikkö käsittelee kaiken kerätyn datan lähetettäväksi emoalukseen ja sitä kautta Maahan.

Jo ennen Philaen laskeutumisyritystä Rosetta on tuottanut suuret määrät ainutkertaista tietoa komeetoista. Pelkkä saapuminen komeetan kiertoradalle oli ensimmäinen laatuaan avaruuslentojen historiassa. Vasta komeetan muodon selvittyä ja kiertoradalta tapahtuneen massan määrittämisen jälkeen on ensimmäistä kertaa voitu laskea komeetan tiheys, joka on hieman alle puolet veden tiheydestä. Tiheys on alustavien tulosten mukaan aiempaa arvioitua pienempi.

Tuloksien perusteella saadaan enemmän tietoa siitä, kuinka paljon komeetan pintakerroksessa on vesijäätä eri syvyyksissä, kuinka komeetan pyrstö syntyy, ja millaista on komeetan vuorovaikutus aurinkotuulen kanssa. Niiden tietojen avulla on mahdollista ymmärtää paremmin komeettojen kehitystä menneisyydessä ja käyttäytymistä, jos jokin komeetta tulisi törmäyskurssille Maan kanssa. Ilmatieteen laitoksen mittarista selvitetään komeetan vesipitoisuutta.

Philae laskeutuu J-alueelle

Kuvassa on Philaen laskeutumispaikka.
Kuva ESA.

Komeettaluotain Rosettan laskeutumisosa Philae tulee yrittämään laskeutumista komeetta 67P/Churyumov–Gerasimenko’n pinnalle marraskuun 11. päivänä. 

Laskeutumisesta perinteisessä mielessä tuskin voidaan puhua, sillä pysyäkseen komeetan pinnalla Philaen pitää kiinnittyä siihen jääruuvein. Kiinnittymisen tekee välttämättömäksi komeetan heikko gravitaatio ja ilman sitä laskeutumisluotain voisi lennähtää hallitsemattomasti takaisin avaruuteen pienimmästäkin häiriöstä.

Alue J komeetalla on suhteellisen tasainen, vaikkakin siellä on suurehkoja kiviä ja muita epätasaisuuksia aivan riittävästi suunnitelman epäonnistumiselle. Varalle on valittu paikka C.

Rosetta tai edes Philae eivät ole ensimmäisiä luotaimia, jotka ovat onnistuneet päästä vaurioitta komeettaytimen tai asteroidin läheisyyteen. Vuonna 1986 komeetta Halleyta havaitsi viiden avaruusluotaimen parvi, joista ESAn Giotto-luotain lähestyi komeettaa vain 600 km etäisyyteen. Giotton kuvasaalis jäi vähäiseksi, mutta osoittautui hyvin merkittäväksi. Kuvausten lisäksi Giotto  teki koko joukon merkittäviksi osoittautuneita mittauksia, joten kameran menettäminen ei tieteellisesti ollut kovinkaan merkittävä asia.

Giotton jälkeen tärkeimmäksi asteroidiluotaimeksi muodostui Nasan Near Earth Asteroid Rendezvous, joka lähestyi ja lopulta laskeutui Eros-asteroidille vuonna 2000. Laskeutuminen onnistui hyvin vaikka luotainta ei ollut tällaiseen toimintaan suunniteltukaan.

Seuraava yritys lähestyä komeettoja tehtiin vuonna 2004, jolloin Nasan Stardust-luotain ohitti komeetta Wild-2:n keräten pölynäytteitä aerogeelinäytekehräimeen. Näytteet tuotiin Maahan tammikuussa 2006.

Nasan Deep Impact -luotain ja sen törmäysosa saavuttivat komeetta Tempel 1:n heinäkuussa 2005. Itse luotain keräsin pölynäytteitä ja törmäysosa aiheutti komeetan pinnalla törmäysräjähdyksen, joka kaivoi useiden kymmenien metrien kokoisen kraatterin. Suurin osa kraatterin aineesta sinkoutui ja höyrystyi avaruuteen; pilveä havaittiin itse luotaimesta ja myös maanpinnalla olevissa observatorioissa.

Japanin Hayabusa-luotain lähestyi ja jopa kosketti kahdesti asteroidi 25143 Itokawa’a marraskuun 12. ja 25. päivinä vuonna 2005. Luotaimessa esiintyi teknisiä ongelmia, mutta niistä huolimatta pieni määrä näytteitä saatiin kerättyä ja jopa tuotua Maahan vuonna 2010. 

Monet muutkin avaruusluotaimet ovat ohi mennessään tehneet havaintoja ja ottaneet valokuvia asteroideista. Niistä havainnoista on muodostunut tärkeä tietokanta tutkittaessa niin asteroidien kuin komeettojenkin ominaisuuksia; mitään selkeää rajaa näiden kahden kohderyhmän välille ei voidakaan vetää, sillä asteroideissa on havaittu komeettamaisia ominaisuuksia ja päinvastoin.

Katso myös ESAn tiedotustilaisuus laskeutumispaikasta:

Rosetta ”herätetään talviunesta”

Taiteilijan näkemys Rosettasta
Komeetan kiertoradalla.
Kuva ESA.

Euroopan avaruusjärjestön (ESA) Rosetta-luotain käynnistetään kolmenkymmenenyhden kuukauden[1] valmiustilasta maanantaina 20. tammikuuta puoliltapäivin Suomen aikaa. Valmiustilaa on kutsuttu "talviuneksi" (hibernation) ja käynnistystä ”herätykseksi”. Käyttöönotto liittyy siihen, että luotain on hiljalleen lähestymässä varsinaista kohdettaan komeetta 67P/Churyumov–Gerasimenko’a, jonka se saavuttaa ensi elokuussa[2].

Käynnistys tapahtuu luotaimen päätietokoneeseen ohjelmoidun aikataulun mukaan. Ensimmäisenä laitteisiin kytketään sähkövirta tähtisuuntimien ja muiden tärkeiden laitteiden lämmittimiin, jotta laitteistot voisivat toimia nimellislämpötilassaan. 

Luotain on tällä hetkellä lähes Jupiterin radan etäisyydellä Auringosta[3] ja se vastaanottaa vain muutaman prosentin verran siitä Auringon valosta ja lämmöstä minkä se saisi maapallon etäisyydellä. Luotaimen laitteet ovat siis hyvin kylmiä ja ilman lämmitystä ne eivät yksinkertaisesti toimisi. Suurin jännitysmomentti onkin juuri laitteiden kunto, ovatko ne selvinneet pitkästä ”talviunestaan”.

Käyttöotto tapahtuu tarkassa järjestyksessä: ensimmäisenä kytketään tähtisuuntimien lämmitys. Lämmitysvaiheen kesto on noin 6 tuntia. Seuraavaksi luotaimen pyörimistä hidastetaan ja aurinkokennot suunnataan kohti Aurinkoa.  Seuraavaksi luotaimen hidas pyöriminen aloitetaan ja tähtisuuntimien avulla luotaimen asento ja sijainti määritetään. Tämän jälkeen luotain ja suuretehoantenni ovatkin valmiita käännettäväksi kohti maapalloa. 

Viimeinen tehtävä on lähettää käynnistymisestä kertova radioviesti Maahan, jonka se tavoittaa noin 45 minuutin kuluttua[4]. Signaalin odotetaan saapuvan kello 19.30–20.30 välisenä aikana Suomen aikaa.

Rosettan käyttöönottoa voi seurata suorana lähetyksenä ESA LIVE -sivustolta

http://www.esa.int/spaceinvideos/esalive

tai

http://www.livestream.com/eurospaceagency

ja suora striimaus alkaa kello 11.15 Suomen aikaa maanantaina 20.1.2014. Jälkimmäisestä linkistä voi seurata jo nyt ESAn komeettatutkimuksesta kertovia videoita.

Huomautukset

[1] Luotain vaivutettiin ”talviuneen” 8.6.2011.

[2] kts. Rosetta lähestyy kohdettaan blogiartikkelia

[3] 673 000 000 km

[4] Rosettan ”herättämisvideo” löytyy tästä linkistä

http://www.esa.int/spaceinvideos/Videos/2013/12/How_Rosetta_wakes_up_from_deep_space_hibernation