SPHEREx-avaruusobservatorion lähtö onnistui

NASAn uusin astrofysiikan observatorio SPHEREx on matkalla tutkimaan maailmankaikkeutemme syntyä ja galaksien historiaa sekä etsimään elämän aineksia galaksistamme. SPHEREx, joka on lyhenne sanoista Spectro-Photometer for the History of the Universe, Epoch of Reionization and Ices Explorer, lähti 11. maaliskuuta kello 20.10 PDT SpaceX:n Falcon 9 kantorakettilla Space Launch Complex 4 East -laukaisukeskuksesta Vandenbergin avaruustukikohdasta Kaliforniassa.

Havainnekuva SPHEREx avaruusobservatoriosta Maan kiertoradalla. Kuva NASA.

SPHERExin mukana Falcon 9 -aluksessa oli neljä pientä satelliittia, jotka muodostavat viraston PUNCH-operaation (Polarimeter to Unify the Corona and Heliosphere), joilla havaitaan, miten Auringon ulompi ilmakehä muuttuu aurinkotuuleksi.

"Kaikki NASA:n tieteessä on sidoksissa toisiinsa, ja sekä SPHERExin että PUNCHin lähettäminen yhdellä raketilla kaksinkertaistaa mahdollisuudet tehdä uskomatonta tiedettä avaruudessa", sanoi Nicky Fox, NASA:n tiedeosaston apulaispäällikkö Washingtonin päämajassa. "Onnittelut molemmille tutkimusryhmille, jotka tutkivat kosmosta kaukaisista galakseista lähitähtiimme. Odotan innolla, mitä tietoja heiltä saadaan tulevina vuosina."

SPHERExiä hallinnoivan Etelä-Kaliforniassa sijaitsevan NASA:n Jet Propulsion Laboratory -laboratorion lennonjohto sai yhteyden avaruusobservatorioon kello 21.31 PDT. Observatorio aloittaa kaksivuotisen päätehtävänsä noin kuukauden mittaisen tarkastusjakson jälkeen, jonka aikana insinöörit ja tutkijat varmistavat, että avaruusalus toimii asianmukaisesti.

"Se, että uskomaton SPHEREx-tiimimme piti tämän tehtävän aikataulussa, vaikka Etelä-Kalifornian maastopalot pyyhkäisivät yhteisöämme, on osoitus heidän merkittävästä sitoutumisestaan syventää ihmiskunnan ymmärrystä maailmankaikkeudestamme", sanoi Laurie Leshin, NASA JPL:n johtaja. "Odotamme nyt innokkaasti SPHERExin koko taivaan kattavan tutkimuksen tieteellisiä läpimurtoja - mukaan lukien näkemyksiä siitä, miten maailmankaikkeus on saanut alkunsa ja missä elämän ainekset sijaitsevat."

PUNCH-satelliitit erottuivat onnistuneesti toisistaan noin 53 minuuttia laukaisun jälkeen, ja maanpäälliset lennonjohtajat ovat saaneet yhteyden kaikkiin neljään PUNCH-avaruusalukseen. Nyt PUNCH aloittaa 90 päivän käyttöönottojakson, jonka aikana neljä satelliittia asettuvat oikeaan kiertoratamuodostelmaan ja instrumentit kalibroidaan yhdeksi "virtuaaliseksi instrumentiksi" ennen kuin tutkijat alkavat analysoida kuvia aurinkotuulesta.

Molemmat avaruusalukset on suunniteltu toimimaan matalalla Maan kiertoradalla, Auringon synkronisella kiertoradalla päivä-yö-linjan (joka tunnetaan myös terminaattorina) yläpuolella, jotta Aurinko pysyy aina samassa asennossa avaruusalukseen nähden. Tämä on välttämätöntä, jotta SPHERExin teleskooppi pysyy suojassa Auringon valolta ja lämmöltä (molemmat estäisivät sen havainnot) ja jotta PUNCHilla on selkeä näkymä kaikkiin suuntiin Auringon ympäri.

Laaja-alaisten tieteellisten tavoitteidensa saavuttamiseksi SPHEREx luo 3D-kartan koko taivaankannesta kuuden kuukauden välein, mikä tarjoaa laajan perspektiivin täydentämään sellaisten avaruusteleskooppien työtä, jotka havainnoivat pienempiä osia taivaasta yksityiskohtaisemmin, kuten NASAn James Webb -avaruusteleskooppi ja Hubble-avaruusteleskooppi.

Tehtävässä käytetään spektroskopiaksi kutsuttua tekniikkaa, jolla mitataan etäisyyttä 450 miljoonaan galaksiin lähiuniversumissa. Niiden laajamittaiseen jakaumaan vaikutti hienovaraisesti lähes 13,8 miljardia vuotta sitten tapahtunut kosminen inflaatio, joka sai maailmankaikkeuden laajenemaan vähintään 10²⁶-kertaiseksi sekunnin murto-osassa alkuräjähdyksen jälkeen ajan hetkellä 10^-36 sekuntia. Joidenkin teorioiden mukaan laajeneminen saattoi olla jopa 10³⁰−10⁵⁰ -kertainen tai enemmän. Kosminen inflaatio päättyi ajan hetkellä 10^-32 sekuntia, jolloin maailmankaikkeuden lämpötila oli lähellä Plackin lämpötilaa 1,42×10³² K.

Tehtävässä mitataan myös kaikkien maailmankaikkeuden galaksien kollektiivista kokonaishehkua, mikä antaa uutta tietoa siitä, miten galaksit ovat muodostuneet ja kehittyneet kosmisen ajan kuluessa.

Spektroskopia voi myös paljastaa kosmisten kohteiden koostumuksen, ja SPHEREx havaitsee kotigalaksimme piilotettuja varastoja, joissa on jäätynyttä vesijäätä ja muita molekyylejä, kuten hiilidioksidia, jotka ovat välttämättömiä elämälle sellaisena kuin me sen tunnemme.

"Ihmiset ovat koko historian ajan kyselleet sellaisia kysymyksiä kuin 'Miten pääsimme tänne?' ja 'Olemmeko yksin?'", sanoo James Fanson, SPHEREx-projektin johtaja JPL:ssä. "Minusta on uskomatonta, että elämme nyt aikana, jolloin meillä on tieteelliset välineet, joiden avulla voimme alkaa vastata niihin."

NASA:n PUNCH tekee maailmanlaajuisia 3D-havaintoja Aurinkokunnan sisäosasta ja Auringon ulommasta ilmakehästä eli koronasta, jotta saadaan selville, miten sen massasta ja energiasta muodostuu aurinkotuuli, varattujen hiukkasten virta, joka puhaltaa Auringosta ulospäin kaikkiin suuntiin. Tehtävässä havaitaan avaruussääilmiöiden, kuten koronamassapurkausten, muodostumista ja kehittymistä, sillä ne voivat synnyttää energeettisen hiukkassäteilyn myrskyjä, jotka voivat vaarantaa avaruusaluksia ja astronautteja.

"Planeettojen välinen tila ei ole tyhjä tyhjyys. Se on täynnä myrskyisää aurinkotuulta, joka huuhtelee Maata", sanoo tehtävän päätutkija Craig DeForest Southwest Research Instisuutista. "PUNCH-operaation tarkoituksena on vastata peruskysymyksiin siitä, miten auringon kaltaiset tähdet tuottavat tähtituulet ja miten ne aiheuttavat vaarallisia avaruussääilmiöitä täällä maapallolla."

 

 Aikaisemmat uutiset

SPHEREx aloittaa tehtävänsä
PUNCH-observatoriot lähdössä
 

Intuitive Machines’ IM-2 kuunlento huipentuu laskeutumiseen torstaina

NASA:n teknologiaesittelyjä ja tieteellisiä tutkimuksia kuljettava Intuitive Machines laskeutunee Kuuhun aikaisintaan kello 12.32 EST torstaina 6. maaliskuuta. Nova-C -laskeutumisaluksen on määrä laskeutua Mons Moutonille, Kuun etelänavan lähellä olevalle tasangolle, osana NASAn CLPS- palveluohjelmaa (Commercial Lunar Payload Services) ja Artemis-kampanjaa, jonka tavoitteena on luoda pitkäaikainen Yhdysvaltain läsnäolo Kuussa.

Intuitive Machinesin IM-2 -lennon laskeutuva Nova-C -alus (Athena) siirtyi Kuun kiertoradalle maanantaina 3. maaliskuuta.  Kuva: Intuitive Machines.

IM-2-lento laukaistiin 26. helmikuuta kello 19.16 EST SpaceX Falcon 9 -raketilla NASAn Kennedy Space Centerin laukaisukeskuksesta 39A Floridassa. Laskeutuja kuljettaa mukanaan NASA:n laitteistoja, jolla mitataan Kuun pintakerroksen (regoliitin) mahdollisia resursseja (vetyä, helium-3, happea, vettä), joita tulevat tutkimusmatkailijat voisivat ottaa talteen ja käyttää polttoaineen tai hengitettävän hapen tuottamiseen.

Lisäksi laskeutumisaluksen yläkannella oleva passiivinen laserheijastinryhmä heijastaa laservaloa takaisin kaikkiin kiertoradalla oleville tai saapuviin avaruusaluksiin, jotta ne saisivat pysyvän vertailupisteen Kuun pinnalla. Muilla laskeutumisaluksen laitteistolla demonstroidaan vankkaa matkapuhelinverkkoa (NOKIA 4G), joka auttaa tulevia astronautteja ja tutkimuslaitteita viestimään keskenään. Lisäksi otetaan käyttöön tehokas drone, joka pystyy hyppimään Kuun pinnalla ja liikkumaan sen haastavassa maastossa.

NASA lähettää NASA-TV -kanavallaan laskeutumista seuraavan videostriimin alkaen torstaina 6.3. kello 18.30 Suomen aikaa. Itse laskeutuminen pitäisi tapahtua tunnin kuluttua videoinnin alkamisesta kello 19.32 Suomen aikaa. Jos NASAn sivut ovat tukossa, niin tarkista NASA-LIVE- kanava YouTubessa, jossa yleensä on jatkuvaa striimiä tapahtumista avaruustutkimuksessa.

 

Blue Ghost 1 laskeutui onnistuneesti

Firefly Aerospacen Blue Ghost Mission 1 laskeutui onnistuneesti sunnuntaina kello 3.34 EST lähelle Mons Latreille -nimistä tulivuorta Mare Crisiumissa, joka on yli 300 kilometrin levyinen allas Kuun lähipuolen koillisneljänneksessä. Lähtö avaruuslennolle Kuuhun tapahtui tammikuun 15. päivänä Space X -yhtiön Falcon 9 kantoraketilla Kennedyn avaruuskeskuksesta Floridasta.

Havainnekuva Blue Ghost 1- aluksesta laskeutuneena Kuun pinnalle. Kuva Firefly Aerospace.

Blue Ghost -laskeutumisalus on osa NASAn CLPS ohjelmaa (Commercial Lunar Payload Services) ja Artemis-kampanjaa. Tämä on Firefly Aerospacen ensimmäinen Kuuhun laskeutuminen.

Laskeutumisaluksen 10 NASA:n tiede- ja teknologia instrumenttia ^[1] toimivat Kuun pinnalla noin 14 vuorokauden ajan. Niiden ei uskota kestävän Kuun yöaikaista matalaa lämpötilaa.

"Tämä uskomaton saavutus osoittaa, miten NASA ja amerikkalaiset yritykset ovat edelläkävijöitä avaruuden tutkimuksessa kaikkien hyödyksi", sanoi NASAn virkaatekevä hallintojohtaja Janet Petro. "Olemme jo oppineet paljon - ja Fireflyn Blue Ghost Mission 1 -lennolla tehdyt teknologiset ja tieteelliset esittelyt parantavat kykyämme paitsi löytää lisää tiedettä myös varmistaa avaruusalustojemme instrumenttien turvallisuus tulevaa ihmistutkimusta varten - sekä lyhyellä että pitkällä aikavälillä."

Blue Ghost 1 -aluksen lentorata Kuuhun. Kuva Firefly Aerospace.

Lähdön jälkeen, Blue Ghost on kulkenut yli 4,6 miljoonaa kilometriä, lähettänyt yli 27 gigatavua dataa ja tukenut useita tiedeoperaatioita. Näihin kuului maailmanlaajuisen satelliittinavigointijärjestelmän (GNSS) signaalin seuranta ennätyksellisellä 406 392 km etäisyydellä Lunar GNSS Receiver Experiment -hyötykuorman kanssa, mikä osoittaa, että NASA voi käyttää samoja paikannusjärjestelmiä kuin Maassa, kun se on Kuussa. Matkan aikana suoritettuun tieteelliseen tutkimukseen kuului myös säteilynkestävää laskentaa Van Allenin vyön läpi Radiation-Tolerant Computer System -hyötykuorman avulla ja avaruuden magneettikentän muutosten mittauksia Lunar Magnetotelluric Sounder -hyötykuorman avulla.

"Kuuhun nyt lähettämämme tiede ja teknologia auttaa valmistelemaan tietä NASAn tulevalle tutkimusmatkailulle ja ihmisen pitkäaikaiselle läsnäololle, joka inspiroi maailmaa tuleville sukupolville", sanoi Nicky Fox, tiedeasioista vastaava apulaishallinnoija NASAn päämajassa Washingtonissa. "Lähetämme näitä hyötykuormia tekemällä yhteistyötä amerikkalaisten yritysten kanssa, mikä tukee kasvavaa kuutaloutta."

Blue Ghost 1-aluksen laskeutumiskaavio. Kuva Firefly Aerospace.

Pintaoperaatioiden aikana NASA:n instrumentit testaavat ja demonstroivat Kuun pintakerroksen (regoliitin) porausteknologiaa, näytteiden keräysvalmiuksia, globaalin satelliittinavigointijärjestelmän kykyjä, säteilynkestävää tietojenkäsittelyä ja kuupölyn leviämisen estämismenetelmiä. Kerätyt tiedot hyödyttävät ihmiskuntaa, sillä niiden avulla saadaan tietoa siitä, miten avaruussää ja muut kosmiset voimat vaikuttavat Maahan.

Ennen hyötykuorman toiminnan päättymistä ryhmät pyrkivät ottamaan kuvia Kuun auringonlaskusta ja siitä, miten regoliittipöly reagoi auringonvalon vaikutuksiin Kuun hämärän aikana, ilmiön, jonka entinen NASA:n astronautti Eugene Cernan dokumentoi ensimmäisen kerran Apollo 17:n aikana. Kuun auringonlaskun jälkeen laskeutumisalusta toimii useita tunteja Kuun yössä.

"Koko tiimimme puolesta haluan kiittää NASA:a siitä, että se on antanut Fireflyn kuutoimitusten toimittajaksi", sanoo Jason Kim, Firefly Aerospacen toimitusjohtaja. "Blue Ghostin onnistunut laskeutuminen Kuuhun on luonut pohjan tulevaisuuden kaupalliselle tutkimusmatkailulle Kuussa. Odotamme nyt innolla yli 14 vuorokautta kestävää pintatoimintaa, jotta saamme vielä enemmän tieteellistä tietoa, jolla on merkittävä vaikutus tuleviin Kuu- ja Mars-lentoihin."

Blue Ghost 1 ei ole yksittäinen lento Kuuhun, vaan se saa jatkoa ensi vuonna Blue Ghost 2 -lennosta Kuun etäpuolelle. Samalla lennolla laskeutujan lisäksi Kuun kiertoradalle sijoitetaan ESAn Lunar Pathfinder -satelliitti. Kuun kiertoradalla jää myös molemmat edellä mainitut Kuun kiertoradalle toimittanut Elytra Dark -alus. Elytra pysyy Kuun kiertoradalla tarjotakseen pitkän matkan viestintää ja radiotaajuuksien kalibrointipalveluja NASAn LuSEE-Night -teleskoopille. Näiden jälkeen on suunnitteilla vielä kolmas Blue Ghost -lento.

 

Lisätietoja

Blue Ghost tutkimusluotaimen havaintoinstrumentit ovat:

Lunar Instrumentation for Subsurface Thermal Exploration with Rapidity (LISTER) kuvaa Kuun sisäosan lämpövirtausta mittaamalla Kuun maanalaisen pinnan lämpögradienttia ja lämmönjohtavuutta. Se tekee useita mittauksia noin 3 metrin syvyyteen käyttäen pneumaattista poraustekniikkaa, jonka kärjessä on räätälöity lämpövirtaneulainstrumentti. Johtava organisaatio: Texas Tech University.

Lunar PlanetVac (LPV) on suunniteltu keräämään regoliittinäytteitä Kuun pinnalta käyttäen paineistettua kaasua, jolla regoliitti ohjataan näytekammioon kerättäväksi ja analysoitavaksi erilaisilla laitteilla. Lisälaitteet lähettävät tulokset takaisin Maahan. Johtava organisaatio: Honeybee Robotics.

Seuraavan sukupolven kuuheijastin (Next Generation Lunar Retroreflector, NGLR) toimii maalitauluna lasereille, joilla mitataan tarkasti Maan ja Kuun välistä etäisyyttä. Tällä lennolla lentävällä heijastimella voitaisiin myös kerätä tietoja, joiden avulla voitaisiin ymmärtää Kuun sisätilojen eri puolia ja käsitellä fysiikan peruskysymyksiä. Johtava organisaatio: Marylandin yliopisto.

Regoliitin tarttuvuuden karakterisoinnilla (RAC) määritetään, miten regoliitti tarttuu erilaisiin materiaaleihin, jotka ovat alttiina Kuun ympäristölle. RAC-laitteella mitataan regoliitin kertymisnopeutta useiden materiaalien, kuten aurinkokennojen, optisten järjestelmien, pinnoitteiden ja antureiden pinnoille kuvantamisen avulla, jotta voidaan määrittää niiden kyky hylkiä tai irrottaa kuupölyä. Kerättyjen tietojen avulla teollisuus voi testata, parantaa ja suojata avaruusaluksia, avaruuspukuja ja asuinympäristöjä hiertävältä regoliitilta. Johtava organisaatio: Aegis Aerospace.

Säteilyä sietävä tietokone (RadPC) on tietokone, joka voi toipua ionisoivan säteilyn aiheuttamista vioista. Useita RadPC:n prototyyppejä on testattu kansainvälisellä avaruusasemalla ja Maata kiertävissä satelliiteissa, mutta nyt demonstroidaan tietokoneen kykyä kestää avaruuden säteilyä sen kulkiessa Maan säteilyvyöhykkeiden läpi, matkalla Kuuhun ja Kuun pinnalla. Johtava organisaatio: Montana State University.

Elektrodynaaminen pölysuoja (EDS) on aktiivinen pölyn vähentämistekniikka, joka käyttää sähkökenttiä siirtämään ja estämään vaarallisen kuupölyn kerääntymistä pinnoille. EDS-teknologia on suunniteltu nostamaan, kuljettamaan ja poistamaan hiukkasia pinnoilta ilman liikkuvia osia. Useissa testeissä osoitetaan itsepuhdistuvien lasien ja lämpöpatteripintojen toteutettavuus Kuussa. Jos pinnat eivät saa pölyä laskeutumisen aikana, EDS:llä on kyky pölyttää itsensä uudelleen samalla tekniikalla. Johtava organisaatio: NASA:n Kennedy Space Center.

Lunar Environment heliospheric X-ray Imager (LEXI) ottaa sarjan röntgenkuvia, joilla tutkitaan aurinkotuulen ja Maan magneettikentän vuorovaikutusta, joka aiheuttaa geomagneettisia häiriöitä ja myrskyjä. Tämä kuunpinnalle sijoitettu ja siellä toimiva laite tuottaa ensimmäiset maailmanlaajuiset kuvat, joissa näkyy Maan magneettikentän reuna-alueet, ja antaa näin ratkaisevan tärkeää tietoa siitä, miten avaruussää ja muut planeettaamme ympäröivät kosmiset voimat vaikuttavat siihen. Johtavat organisaatiot: NASA:n Goddard Space Flight Center, Bostonin yliopisto ja Johns Hopkinsin yliopisto.

Lunar Magnetotelluric Sounder (LMS) kuvaa Kuun vaipan rakennetta ja koostumusta mittaamalla sähkö- ja magneettikenttiä. Tämä tutkimus auttaa määrittämään Kuun lämpötilarakennetta ja lämpökehitystä, jotta voidaan ymmärtää, miten Kuu on jäähtynyt ja erilaistunut kemiallisesti sen muodostumisen jälkeen. Johtava organisaatio: Southwest Research Institute.

Lunar GNSS Receiver Experiment (LuGRE) pyrkii osoittamaan, että on mahdollista vastaanottaa ja seurata maailmanlaajuisen satelliittinavigointijärjestelmän, erityisesti GPS:n ja Galileon, signaaleja Kuuhun matkalla, Kuun kiertoradalla ja Kuun pinnalla. Jos LuGRE onnistuu, se on ensimmäinen tiennäyttäjä, jonka avulla tulevat kuun avaruusalukset voivat käyttää nykyisiä Maassa toimivia navigointikonstellaatioita arvioidakseen itsenäisesti ja tarkasti sijaintinsa, nopeutensa ja aikansa. Johtavat organisaatiot: NASA Goddard, Italian avaruusjärjestö.

Stereo Camera for Lunar Plume-Surface Studies (SCALPSS) käyttää stereokuvausfotometriaa kuvaamaan rakettipilven vaikutusta Kuun regoliittiin laskeutujan laskeutuessa Kuun pinnalle. Korkean resoluution stereokuvat auttavat luomaan malleja regoliitin eroosion ennustamiseksi, mikä on tärkeä tehtävä, kun Kuuhun tuodaan yhä suurempia ja raskaampia hyötykuormia lähekkäin. Tämä laite lensi myös Intuitive Machinen ensimmäisessä CLPS-toimituksessa. Johtava organisaatio: NASA:n Langleyn tutkimuskeskus.

 

 

 

SPHEREx aloittaa tehtävänsä

NASAn uusi maailmakaikkeuttahavaitseva tutkimusluotain SPHEREx on valmistunut ja sen on määrä lähteä avaruuteen helmikuun 27. päivänä yhdessä PUNC-avaruusobservatorioiden kanssa SpaceX yhtiön Falcon 9 kantoraketilla. Lähtöpaikka on Vandenberg Space Force Base Kaliforniassa.

Havainnekuva SPHEREx -observatoriosta Maata kiertävällä radalla. Kuva NASA/JPL.

Spectro-Photometer for the History of the Universe, Epoch of Reionization and Ices Explorer (SPHEREx) -tehtävä on suunniteltu kaksivuotiseksi, ja sen rahoitus on 242 miljoonaa dollaria (ei sisällä laukaisukustannuksia).

Observatorio tekee havaintoja sekä optisessa että lähi-infrapuna-valossa. Tähtitieteilijät keräävät tehtävän avulla tietoja yli 450 miljoonasta galaksista sekä yli 100 miljoonasta tähdestä omassa Linnunradassamme. Jotkut kohteet ovat niin kaukana, että niiden valo on kestänyt 10 miljardia vuotta saapuakseen Maahan. Linnunradasta kartoitetaan vettä ja orgaanisia molekyylejä tähtijoukoista ja erityisesti tähtien syntymisalueilta.

Tavoitteet

SPHEREx tekee havainnot koko taivaan alalta kuuden kuukauden välein käyttäen Maan satelliiteista ja Marsin avaruusaluksista omaksuttuja tekniikoita. Tehtävä luo kartan koko taivaasta 102 eri aallonpituusalueilta, mikä ylittää huomattavasti aiempien koko taivaan kattavien karttojen aallonpituuksien määrän. Se myös yksilöi kohteita, joita voidaan havaita yksityiskohtaisemmin muilla avaruusobservatorioilla, kuten NASAn James Webb -avaruusteleskoopilla ja Wide Field Infrared Survey Telescope -teleskoopilla.

SPHEREx on NASA:n Medium Explorer -tehtävä, jonka tarkoituksena on

· kartoittaa inflaation fysiikkaa mittaamalla inflaation jälkiä aineen kolmiulotteisessa laajamittaisessa jakautumisessa
· jäljittää galaktisen valontuotannon historiaa mittaamalla syvällä monikaistaisella mittauksella suuren mittakaavan klusteroitumista
· tutkia veden ja biogeenisten jäiden runsautta ja koostumusta tähtien ja planeettakiekkojen muodostumisen alkuvaiheissa.

SPHERExillä saadaan lähi-infrapunan 0,75 – 5,0 µm:n spektrejä koko taivaalta. Se toteuttaa yksinkertaisen instrumenttirakenteen, jossa on yksi havaintomoodi, jolla kartoitetaan koko taivas neljä kertaa sen nimellisen 25 kuukauden mittaisen tehtävän aikana. SPHERExillä on myös vahvaa tieteellistä synergiaa muiden operaatioiden ja observatorioiden kanssa, ja sen tuloksena syntyy rikas spektriarkisto, josta on hyötyä lukuisissa tieteellisissä tutkimuksissa.

SPHEREx-avaruusteleskooppi valottaa inflaatioksi kutsuttua kosmista ilmiötä.

Ensimmäisen 10^-36 sekunnin aikaan alkuräjähdyksen jälkeen maailmankaikkeuden koko kasvoi 10²⁴ -kertaiseksi. Tämä inflaatioksi kutsuttu lähes hetkellinen tapahtuma tapahtui lähes 14 miljardia vuotta sitten, ja sen vaikutukset näkyvät nykyään universumin aineen laajamittaisessa jakautumisessa. Kartoittamalla yli 450 miljoonan galaksin jakautumisen SPHEREx auttaa tutkijoita ymmärtämään paremmin tämän äärimmäisen kosmisen tapahtuman taustalla olevaa fysiikkaa.

Observatorio mittaa lähellä ja kaukana sijaitsevien galaksien yhteistä loistetta.

Tutkijat ovat yrittäneet arvioida kaikkien galaksien kokonaisvalotehoa kosmisen historian aikana tarkkailemalla yksittäisiä galakseja ja ekstrapoloimalla ne maailmankaikkeuden triljooniin galakseihin. SPHEREx-avaruusteleskooppi käyttää toisenlaista lähestymistapaa ja mittaa kaikkien galaksien kokonaisvalonhehkua, mukaan lukien galaksit, jotka ovat liian pieniä, liian hajanaisia tai liian kaukana, jotta muut teleskoopit voisivat helposti havaita niitä. Yhdistämällä tämän kokonaishehkun mittaaminen muiden teleskooppien yksittäisiä galakseja koskeviin tutkimuksiin tutkijat saavat täydellisemmän kuvan kaikista maailmankaikkeuden tärkeimmistä valonlähteistä.

Linnunradasta etsitään elämän keskeisiä rakennusaineita.

Elämää sellaisena kuin me sen tunnemme, ei olisi olemassa ilman veden ja hiilidioksidin kaltaisia perusaineita. SPHEREx-observatorio on suunniteltu etsimään näitä molekyylejä jäätyneinä tähtienvälisissä kaasu- ja pölypilvissä, joissa tähdet ja planeetat muodostuvat. Tehtävä määrittää näiden jäisten yhdisteiden sijainnin ja runsauden galaksissamme, mikä antaa tutkijoille paremman käsityksen niiden saatavuudesta vasta muodostuvien planeettojen raaka-aineissa.

Rakennekaavio SPHEREx:n suojakartiosta ja havaintolaitteistosta. Kuva NASA/JPL.

SPHEREx lisää NASAn avaruusteleskooppien ainutlaatuisia vahvuuksia.

NASAn Hubblen ja Webbin kaltaiset avaruusteleskoopit ovat zoomanneet maailmankaikkeuden moniin kolkkiin ja näyttäneet meille planeettoja, tähtiä ja galakseja korkealla resoluutiolla. Mutta joitakin kysymyksiä - kuten kuinka paljon valoa kaikki maailmankaikkeuden galaksit yhdessä säteilevät? - voidaan vastata vain tarkastelemalla kokonaisuutta. Tätä varten SPHEREx-observatorio tuottaa karttoja, jotka kattavat koko taivaan. SPHERExin havaitsemia tieteellisesti kiinnostavia kohteita voidaan sitten tutkia tarkemmin Hubblen ja Webbin kaltaisilla kohdennetuilla teleskoopeilla.

SPHEREx-observatorio tekee kaikkien aikojen värikkäimmän koko taivaan kartan.

SPHEREx-observatorio "näkee" infrapunavalon. Ihmissilmä ei voi havaita tätä aallonpituusaluetta, ja se on ihanteellinen tähtien ja galaksien tutkimiseen. Spektroskopiaksi kutsutun tekniikan avulla teleskooppi voi jakaa valon sen eri väreihin (yksittäisiin aallonpituuksiin) ja näin mitata kosmisten kohteiden etäisyyttä ja saada tietoa niiden koostumuksesta.

SPHERExin spektroskooppisen kartan avulla tutkijat voivat havaita todisteita galaksissamme olevista kemiallisista yhdisteistä, kuten vesijäästä. He eivät ainoastaan mittaa maailmankaikkeutemme galaksien lähettämän valon kokonaismäärää, vaan myös havaitsevat, kuinka kirkas tämä kokonaishehku oli kosmisen historian eri vaiheissa. Lisäksi he kartoittavat satojen miljoonien galaksien 3D-sijainnit tutkiakseen, miten inflaatio on vaikuttanut maailmankaikkeuden nykyiseen laajamittaiseen rakenteeseen.

Avaruusaluksen kartiomainen rakenne auttaa sitä pysymään kylmänä ja näkemään heikot kohteet.

Tehtävän infrapunateleskoopin ja -ilmaisimien on toimittava noin –210 °C lämpötilassa. Tämä johtuu osittain siitä, että ne eivät pysty tuottamaan omaa infrapunavaloa, joka saattaisi peittää kosmisten lähteiden heikon valon. Kylmänä pitämiseksi ja samalla avaruusaluksen suunnittelun ja toiminnan yksinkertaistamiseksi SPHEREx käyttää täysin passiivista jäähdytysjärjestelmää - sähköä tai jäähdytysaineita ei käytetä normaalin toiminnan aikana. Keskeistä tämän saavutuksen mahdollistamisessa on kolme kartiomuotoista fotonisuojaa, jotka suojaavat teleskooppia Maan ja Auringon lämmöltä, sekä suojien alla oleva peilirakenne, joka ohjaa lämpöä laitteesta ulos avaruuteen. Nämä fotonisuojat antavat avaruusalukselle sen tunnusomaiset ääriviivat.

Havaintolaitteet

SPHEREx:n teleskoopin kaaviollinen rakenne. Valo kulkee pääpeilin M1 jälkeen kahden apupeilin  M2 ja M3 kautta. Sen jälkeen on edessä säteenjakaja joka jakaa aallonpituuden perusteella saapuvan valon eri havaintoinstrumentteihin. Yläkuvassa on teleskoopin kokoonpano ja kuvakentän jakaminen eri aallonpituuksiin kiinteiden suodattimien avulla. Kuva NASA/JPL.

SPHEREx on toteutettu yksinkertaisella ja vankalla rakenteella, joka maksimoi aallonpituuksien läpimenon. Tämä tapahtuu ilman liikkuvia osia, lukuun ottamatta aukon kannen kertaluonteista poistamista.

SPHERExin suunnittelussa käytetyt ominaisuudet ovat osoittautuneet tehokkaiksi aiemmissa tehtävissä, ja niihin kuuluvat muun muassa seuraavat:

· 20 cm:n täysalumiininen teleskooppi, jossa on laaja 3,5° x 11° laaja kuvakenttä, joka on jaettu kahdesti säteenjakajan kautta.
· Kuusi 2K x 2K HgCdTe-ilmaisinrivistöä. Nämä H2RG-matriisit on hyväksytty James Webb -avaruusteleskoopin avaruushavaintoja varten, ja ne perustuvat pitkään menestyksekkääseen historiaan avaruuslaitteissa, joissa on käytetty pienempiä matriiseja.
· Kuusi lineaarista läpäisevää suodatinta (LVF) spektrien tuottamiseen. Kunkin lähteen spektri saadaan liikuttamalla teleskooppia LVF:n aallonpituuden vaihtelusuunnassa erillisin askelin. Tätä menetelmää demonstroitiin New Horizonsin LEISA-järjestelmällä, jolla saatiin erinomaisia spektrikuvia Jupiterista ja Plutosta.

Kansainvälinen yhteistyö

SPHERExin tutkija tohtori Jamie Bock johtaa tutkimusta. Kalifornian teknologiainstituutti ja Jet Propulsion Laboratory kehittävät SPHERExin hyötykuorman. Avaruusaluksen toimitti BAE Systems (aiemmin Ball Aerospace).

Korea Astronomy and Space Science Institute toimitti kryogeenisen testikammion, joka ei lennä. Tiedot asetetaan julkisesti saataville infrapunakäsittely- ja analyysikeskuksen kautta.

Caltech/JPL:n ja kansainvälisten tutkijoiden lisäksi SPHEREx-tiimiin kuuluu tutkijoita eri puolilta maata sijaitsevista yliopistoista ja tutkimuslaitoksista. Mukana ovat mm. UC Irvine, Ohion valtionyliopisto, Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Arizonan valtionyliopisto, Arizonan yliopisto, Rochesterin teknillinen korkeakoulu, Argonnen kansallinen laboratorio ja Johns Hopkinsin yliopisto.

 

 

NASAn ja SpaceX:n miehistö 5 laukaistiin kohti ISS:aa

Lähtö tapahtui auringonpaisteessa iltapäivällä Floridan avaruusrannikolla heti kello 19 jälkeen Suomen aikaa. NASA:n astronautit Nicole Aunapu Mann ja Josh Cassada sekä JAXA:n (Japan Aerospace Exploration Agency) astronautti Koichi Wakata ja Roscosmos-kosmonautti Anna Kikina ovat miehistönä Crew-5 -lennolla, joka vie heidät Kansainväliselle avaruusasemalle noin kuukaudeksi.

SpaceX:n Falcon 9 -raketti ja Dragon-avaruusalus, nimeltään Endurance, nousevat laukaisualustalta 39A Kennedy Space Centerissä Floridassa 5. lokakuuta 2022 Crew-5:n tehtävää varten kansainväliselle avaruusasemalle. Kuva: NASA/Kim Shiflett.

Kantorakettina oli SpaceX:n Falcon 9 -raketti ja sen kärjessä oli Dragon-avaruusalus – nimeltään Endurance – nousi Kennedyn laukaisukompleksista 39A paikallista aikaa keskipäivällä. Miehistön jäsenillä oli edessään 29 tunnin matka kansainväliselle avaruusasemalle tiederetkikuntaan.

Crew-5 lento on ensimmäinen avaruuslento Mannille, Cassadalle ja Kikinalle ja viides Wakatalle. Tämä on kuudes SpaceX-lento NASAn astronautien kanssa – mukaan lukien Demo-2:n testilento vuonna 2020 avaruusasemalle – osana viraston Commercial Crew Program -ohjelmaa. Mann on ensimmäinen Pohjois-Amerikan alkuperäisväestöön kuuluva nainen avaruudessa.

Telakointi ISS:aan tapahtuu tänään torstaina (6.10.2022) kello 21.15 Suomen aikaa. Telakoinnin jälkeen Expedition 68 seitsemän jäsenen miehistö toivottaa Crew-5:n miehistöt tervetulleiksi asemalle. NASAn SpaceX Crew-4 -tehtävän astronautit irtautuvat avaruusasemalta ja laskeutuvat Floridan rannikolle myöhemmin tässä kuussa.

Crew-5:n on määrä oleskella avaruusasemalla pitkäkestoisesti enintään kuusi kuukautta ennen paluutaan Maahan keväällä 2023.

Suunniteltuihin kokeisiin kuuluu fysiologisia tutkimuksia avaruuden olosuhteiden vaikutuksesta ihmisen elimistöön, polttoainejärjestelmien toimivuustestejä ja sydänsairauksien tutkimuksen edistämisestä. Nämä ovat vain osa yli 200 tieteellisestä kokeesta ja teknologian esittelystä, jotka suoritetaan Crew-5-operaation aikana.

Lähdön jälkeen Crew-5 teki joukon ratakorjauksia, jotta telakointi Kansainväliseen avaruusasemaan tapahtuisi aikataulun mukaisesti.

NASA TV verkkosivusto tarjoaa ohjelmaa tulevista Crew-5-lennon tärkeimmistä tapahtumista. Torstaina 6. lokakuuta suoralähetys NASA-TV:ssä alkaa kello 22.15 EEST. Telakointi tapahtuu noin puolitoista tuntia myöhemmin ja lähetys seuraa Endurancen ja ISS:n välisten luukkujen avaamista ja tervetuloaseremoniaa.

Space X laukaisee ensimmäisen Crew Dragon -aluksen avaruusasemalle

Lauantaina 2. maaliskuuta avaruusaluksia kehittelevä Space X -yhtiö tekee ensimmäisen laukaisunsa, jolla Crew Dragon-alus viedään avaruuteen ja joka telakoituu automaattisesti Kansainväliselle avaruusasemalle. Miehistöä aluksessa ei ole, mutta sen sijaan siellä on tarvikkeita ja tutkimuslaitteita avaruusaseman miehistön tarpeisiin.

Falcon 9 -kantoraketti ja sen huipulla Crew Dragon -avaruusalus. Kuva Space X.

Laukaisu tapahtuu maaliskuun 2. päivänä kello 9.49 Suomen aikaa Kennedyn avaruuskeskuksesta, Floridasta. Laukaisualusta on legendaarinen 39A, jolla mm. Apollo lennot ja sen jälkeen sukkula lennot lähtivät lennoilleen. Laukaisualusta on Space X -yhtiön käytettävissä ja siltä on nyttemmin laukaistu useita Flacon 9 ja Falcon 9 Heavy kantoraketteja. Luonnollisestikaan laukaisualusta ei ole alkuperäisessä muodossaan, vaan se on kokenut monia päivityksiä ja muodonmuutoksia aina sen mukaan mitä uudet laukaisut ovat tarvinneet.

Crew Dragon -aluksen laukaisu on nimetty Demo-1:ksi sen vuoksi, että se on laatuaan ensimmäinen, joka päätyy ensin kiertoradalle ja lopulta telakoituu automaattisesti Kansainväliseen avaruusasemaan. Ensilennolla on aina omat riskinsä, mutta silti Space X -yhtiö haluaa lennosta olevan muutakin hyötyä kuin vain onnistuneen lennon tuoman varmuuden laitteistojen toiminnasta. Tästä syystä aluksessa on mukana rahtia avaruusalukselle vietäväksi.

Flacon 9 -kantoraketin laukaisu. Kuva Space X.

Jos laukaisu tapahtuu aikataulun mukaisesti, telakointi tapahtuisi suunnitelmien mukaan sunnuntaina. Laukaisuikkuna on avoinna tiistaihin 5. maaliskuuta asti, joten tehtävän onnistumiselle on hyvät mahdollisuudet, vaikka lauantain sääennuste ei aivan ideaalisia olosuhteita laukaisulle lupailekaan.

Jos suunnitelma toteutuu ennakoidun aikataulun mukaan, Crew Dragon -alus irrottautuu avaruusasemalta maaliskuun 8. päivänä. Irrottautumisensa jälkeen se tekee noin 15 minuutin mittaisen jarrutuspolton ja aloittaa laskeutumisen ilmakehään. Vapaan pudotuksen jälkeen laskuvarjot avautuvat ja alus molskahtaa lopulta Atlanttiin, josta se poimitaan talteen. Alus on suunniteltu laskeutumaan myös maanpinnalle, sillä siinä on riittävän tehokkaat rakettimoottorit ja laskutelineet. Näillä varusteilla aluksen uudelleen lennot voivat toteutua mereen laskeutunutta alusta nopeammin, johtuen vähemmästä huoltotarpeesta.

Kantoraketin ensimmäinen vaihe, suunnitelmien mukaan, laskeutuu noin 10 minuutin kuluttua laukaisusta uudelleen käytettäväksi myöhemmillä lennoilla. Space X -yhtiö on kehitellyt kiihdytinrakettien hallittua laskeutumista onnistuneesti jo aikaisemmilla lennoilla.

Space X -yhtiö, johtajanaan ja omistajanaan Elon Musk, on tehnyt NASAn kanssa kantorakettien ja miehitettyjen lentojen tarvitsemaa Crew Dragon-avaruusalusta jo useamman vuoden. Nasa joutui lopettamaan sukkulalennot vuonna 2011 ja sen jälkeen astronautit ovat lentäneen avaruusasemalle venäläisellä Soyuz-kalustolla. Jos lauantain lento onnistuu, NASAlla on jälleen käytössää miehitettyihin lentoihin soveltuvat kantoraketit ja avaruusalukset. Ensimmäinen miehitetty lento voisi tässä tapauksessa toteutua jo kesäkuussa tänä vuonna.

Crew Dragon alus on todellakin avaruusalus, sillä miehistö voi ohjata sitä tarpeen vaatiessa käsin. Telakointi ja irrottautuminen tehdään normaalisti automaattiohjauksessa, mutta sekin voidaan hoitaa käsin, jos tilanne niin vaatii. Miehistön turvallisuuteen on kiinnitetty hyvin suuri huomio alusta kehiteltäessä. Laukaisun aikana Crew Dragon -alus on varustettu hätäpelastautumisen mahdollistavalla järjestelmällä, jolla miehistö selviytyy hengissä kaikenlaisista laukaisun aikaisista kantoraketin vioista, epäonnistumisesta tai jopa räjähdyksestä.

Falcon 9 kantoraketin laukaisua voi katsoa suorana osoitteesta https://youtu.be/2ZL0tbOZYhE .