Arabiemiraattien Hope-luotain asettui Marsin kiertoradalle

Yhdistyneiden arabiemiraattien ensimmäinen marsluotain Al-Amal (Toivo) on onnistunut ensimmäisessä ja samalla erittäin ratkaisevassa tehtävässään: se asettui Marsia kiertävälle radalle eilen (9.2.2021). 

Al-Amal -marsluotain taiteiljan näkemyksen mukaan. Kuva Arabiemiirikuntien avaruusjärjestö

 

Luotaimen rakettimoottorit käynnistettiin noin 17.30 Suomen aikaa ja poltto kesti 27 minuuttia. Viesti Marsista Maahan kulki 11 minuuttia ja noin 190 miljoona kilometriä, jonka ajan jälkeen saatiin varmistettua jarrutuksen alkaneen. Poltto oli pitkä, sillä luotaimen risteilynopeus (noin 33 km/s) täytyi pudottaa nopeudeksi (noin 5 km/s), jotta asettuminen Marsin kiertoradalle onnistuisi.

Polton pituus oli jännitysmomenttia kohottava tekijä, sillä moottoria ei aikaisemmin ollut käytetty näin pitkään, ainoastaan lyhyisiin ratakorjauksiin lennon aikana. Samalla luotain on Arabiemiraattien avaruusjärjestön ensimmäinen planeettojen välinen luotain, joten teknisen suorituksen onnistuminen oli erittäin tärkeää. Dubaissa ilo olikin ylimmillään, kun uutinen onnistuneesta kiertoradalle asettumisesta julkaistiin. Esimerkiksi Burj Khalifa, tällä hetkellä korkein tornirakennus mitä koskaan on rakennettu, valaistiin punaisilla ja sinisillä laservaloilla muun juhlinnan lisäksi.

Tällä hetkellä Al-Amal -luotain on radalla, jonka alin korkeus on noin 1 000 km ja suurin korkeus noin 50 000 km. Rataa kuitenkin muokataan tulevien viikkojen aikana. Havaintoihin käytettävän radan korkeudet ovat 22 000 km ja 43 000 km, jonka kulkemiseen luotain tulee käyttämään 55 tuntia. Rata on myös 25° kulmassa Marsin ekvaattoritasoon nähden. Lopulliselle radalle tarvitaan vielä ehkä kolme ratakorjausta.

Näin korkeaa rataa ei ole aikaisemmin Marsissa käytetty. Radan etuna on se, että Marsin pinta on havaittavissa, eikä vain pientä kaistaletta siitä. Tällöin esimerkiksi pölymyrskyjen laajuus ja lämpöjakauma saadaan hyvin nopeasti selville ja kartoitettua. Samoin ilmakehän muihin ilmiöihin liittyvät havainnot voidaan tehdä yhdellä kertaa.

Marsin tapahtumia tullaan vielä seuramaan vielä lähipäivinä, sillä Kiinan marsluotain Tianwen-1 yrittää asettua Marsin kiertoradalle vielä tänään ja laskeutumisosa tekee laskeutumisen Marsiin ehkä vasta toukokuussa. NASA luotain, Perseverance, saapuu Marsin ensiviikon torstaina (18.2.2021) ohjataan laskeutumaan suoraan planeetan pinnalle.

 

 

Kolmaskin luotain Marsin

Kolmas marsluotain on myös lähdössä kohti punaista planeettaa. Tällä kertaa kyse on Yhdistyneiden arabiemiraattien (UAE) Marsin kiertoradalle asettuvasta Al-Amal (Hope engl. ja Toivo suomeksi) -luotaimesta, jonka tarkoituksena on kerätä tietoa Marsin ilmakehästä. Laukaisun pitäisi tapahtua heinäkuun 15. päivänä avautuvassa laukaisuikkunassa, jonka pituus on kolme viikkoa. Tätä kirjoittaessani laukaisun on määrä tapahtua 16./17. heinäkuuta Suomen aikaa.

Yhdistyneiden arabiemiraattien Hope-luotain. Kuva UAE Mohammed Bin Rashid-avaruuskeskus.

Luotain (EMM) laukaistaan matkalle Marsiin Tanegashima-avaruuskeskuksesta Kagoshimasta, Japanista. Kantorakettina on japanilainen Mitsubishi H-IIA^[1]. Tämä on ensimmäinen kerta, kun UAE yrittää luotaimen lähettämistä toiselle planeetalle ja sen on tarkoitus juhlistaa maan 50 vuotista itsenäisyyttä 2.12.2021. Idea luotaimen lähettämisestä tuli maan hallitukselta, ei tutkijoilta. Mohammed Bin Rashid-avaruuskeskuksen tutkijat ovat saaneet apua luotaimen suunnittelussa ja rakentamisessa Yhdysvalloista etenkin Colorado Boulderin yliopistosta.

Mitsubishi H-IIA -kantoraketti. Kuva Wikimedia Commons.

Luotain asettuu Marsia kiertävälle radalle ensi helmikuussa. Kiertorata on soikea, jonka lähin piste on noin 22 000 km ja kaukaisin piste on noin 44 000 km etäisyydellä Marsista. Kiertoajaksi on suunniteltu 55 tuntia. Radan inklinaatio (kaltevuuskulma ekvaattoriin nähden) on noin 25 astetta.

Havaintoja luotain tekee kauko-uv:n, näkyvän valon ja infrapunavalon aallonpituuksilla. Dataa tulee niin valokuvina kuin spektreinä. Luotaimen on suunniteltu toimimaan vähintään kaksi vuotta. Havainnot on tarkoitus aloittaa toukokuussa 2021 ja niitä voitaneen jatkaa aina vuoteen 2025 asti, ehkä pitempäänkin.

Marsluotaimen massa on noin 1 500 kg ja se sisältää myös polttoaineen. Muodoltaan se on kuutio, jonka mitat ovat 2,37 × 2,90 metriä. Sen yläpintaan on kiinnitetty neljä aurinkopaneelia^[2], jotka tuottavat sähköä noin 600 W teholla. Itse luotain tarvitsee maksimissaan 477 W tehon, joten pieni pelivara on esimerkiksi aurinkokennojen mahdollisesta tehonmenetyksestä.

Luotaimessa on suunta-antenni, jonka halkaisija on 1,5 metriä. Se kykenee lähettämään Maahan signaalia, jonka nopeus vaihtelee 1,6 Mbps ja 250 kbps välillä riippuen Marsin ja Maan välisestä etäisyydestä.

Luotain siis havaitsee nimenomaan Marsin ilmakehää^[3]. Se kartoittaa mm. sitä, että miten Mars on menettänyt ja edelleen menettää ilmakehäänsä, etenkin hapen ja vedyn osalta. Ilmakehässä esiintyvät sääilmiöt ja ilmakehän dynamiikka on myös tutkimuksen kohteena.

Huomautukset

[1] Japanilaisen Mitsubishi H-IIA raketin ensilento tapahtui vuonna 2001. Se on laukaistu kaikkiaan 41 kertaa ja vain yksi lähtö on epäonnistunut. Viimeisin laukaisu tapahtui 2.9.2020, jolloin se vei kiertoradalle japanilaisen tiedustelusatelliitin.

[2] Aurinkopaneelit avataan luotaimen päästyä Marsiin vievälle radalle.

[3] Luotaimessa on kolme pääinstrumenttia Marsin ilmakehän havaitsemiseen:

• EMIRS (Emirates Mars Infrared Spectrometer), joka tekee havaintoa alailmakehästä (pöly ja jääkidepilvet, vesihöyrystä ja lämpötilasta
• EXI (Emirates Exploration Imager) havaitsee alailmakehää näkyvän valon ja ultraviolettivalon aallonpituuksilla, ottaa korkearesoluutioisia valokuvia Marsista, mittaa Marsin vesijään optista paksuutta ilmakehässä, mittaa otsonipitoisuutta koko ilmakehässä ja tuottaa näkyvän valon valokuvia ilmakehän ilmiöistä.
• EMUS (Emirates Mars Ultraviolet Spectrometer) tekee havaintoja ultraviolettivalon aallonpituudella, mittaa CO2 ja O2 pitoisuutta ja vaihtelua, tuottaa 3D tietoa hapen ja vedyn määrästä ja vaihtelusta eksosfäärista (yläilmakehä) ja mittaa suhteellisia muutoksia termosfäärissä.