NASAn Psyche-luotain lähti kohti Psyche-asteroidia

NASAn Psyche-avaruusalus on matkalla samannimiseen metallipitoisen asteroidin kiertoradalle. Luotaimen lähtö onnisti suunnitelmien mukaisesti perjantaina 13.10. 2023 kello 17.19 Suomen aikaa SpaceX Falcon Heavy -raketilla laukaisualustalta 39A:lta NASAn Kennedyn avaruuskeskuksessa Floridassa.

Havainnekuva Psyche-luotaimesta saman nimisen asteroidin kiertoradalla. Luotain saa käyttövoimansa aurinkokennoista, joiden koko on valtava itse luotaimeen verrattuna. Tämä johtuu siitä, että asteroidin rata on sijoittunut pääasteroidivyöhykkeelle, jossa auringonsäteilyn voimakkuus on vain murto-osa siitä, minkä maapallo vastaanottaa. Kuvan NASA.

Luotaimessa on mukana NASAn Deep Space Optical Communications -teknologian kokeiluversio syväavaruuden laserviestintälaitteistosta, joka voisi tukea tulevia tutkimustehtäviä tarjoamalla enemmän kaistanleveyttä tiedonsiirtoon kuin perinteinen radiotaajuusviestintä.

Elokuussa 2029 avaruusalus asettuu Psyche-asteroidin kiertoradalle. Asteroidin halkaisija on 279 kilometriä ja se on ainoa metalliluokan asteroidi, jota on koskaan tutkittu. Psychen korkean rauta-nikkelimetallipitoisuuden vuoksi tutkijat uskovat, että se voi olla planetesimaalin osittainen ydin, varhaisen planeetan rakennuspalikka. Tavoitteena on tehdä havaintoja ja mittauksia 26 kuukauden ajan.

Kuuden vuoden 3,6 miljardin kilometrin matkansa Marsin ja Jupiterin väliselle pääasteroidivyöhykkeelle, Psyche tuottaa propulsiovoimansa aurinkosähköisesti. Työntövoima tuotetaan ksenonin varattuja ioneja kiihdyttämällä voimakkaassa sähkökentässä hyvin suureen nopeuteen. Näin syntyvä propulsiovoima on heikko mutta ionimoottorin käyttöaika on pitkä, joten suuri kokonaisimpulssi mahdollistaa suuret nopeudet ja erittäin tehokkaan ajoaineen käytön. Marsin ohituksella luotaimen lentonopeutta edelleen ja tarvittavan ajoaineen määrää saadaan näin vähennettyä.

Tehtävän ensimmäiset 100 vuorokautta on käyttöönottovaihe, jonka aikana tarkistetaan ja säädetään kaikki lentojärjestelmät. Erityisesti varmistetaan, että ionimoottori toimii suunnitellusti.

Luotaimessa on useita instrumentteja havainnointiin – magnetometri, gamma- ja neutronispektrometri sekä monispektrisen kuvannin (siis hyvin kehittynyt ja monitoimintoinen kamera) – joiden aktiivinen tarkistus alkaa noin kuuden viikon kuluttua. Tänä aikana kuvannin ottaa ensimmäiset kuvat kalibrointia varten kohdistettuna tavallisiin tähtiin ja tähtijoukkoon käyttäen useita eri valotuksia ja useilla eri suodattimia.  Psyche-tiimi julkaisee raakakuvat internetissä kaikkia nähtäväksi.

Ensimmäinen mahdollisuus käynnistää optisen viestintätekniikan kokeiluversio on odotettavissa noin kolmen viikon kuluttua, jolloin Psyche olisi noin 7,5 miljoonan kilometrin etäisyydellä Maasta. Tämä on NASAn ensimmäinen suuren tiedonsiirtonopeuden optisen tai laserviestinnän testi Kuuta kauemmaksi. Testilaitteistolla ei kuitenkaan välitetä Psychen varsinaisen tehtävän aikana kerättyjä tietoja, vaan ne välittyvät tavallisina radioaaltoina Maahan.

Lisätietoja NASAn Psyche-lennosta on osoitteessa:

https://www.nasa.gov/psyche

 

Hyviä ja huonoja uutisia Marsista

Taiteilijan näkemys TGO-luotaimen jarrutuspoltosta.
Kuva ESA.

Exo-Mars lento Marsiin^[1] on osittain onnistunut ja osittain epäonnistunut, tai ainakin vahvasti tällä hetkellä siltä näyttää. Exo-Mars-suunnitelmaan kuuluva Trace Gas Orbiter (TGO)^[2] asettui Marsia kiertävälle radalle tehtyään 139 minuuttia kestäneen jarrutusmoottorien polton. 

Luotain on nyt kiertoradalla, joka vie sen noin 4000 km korkeuteen Marsin pinnasta radan lähimmässä pisteessä ja noin 96 000 km korkeuteen radan etäisimmässä pisteessä.

TGOn mukan Marsiin matkasi Schiaparelliksi nimetty laskeutumista testaava luotain^[3]. Luotaimet irrotettiin toisistaan viime sunnuntaina (16.10.2016) ja sen jälkeen laskeutumisalus suuntasi kulkunsa kohti Marsin ilmakehää. Ilmakehään Schiaparelli saapui kello 17:42 Suomen aikaa^[4].

Laskeutumisen alkuvaiheessa luotaimen suojana käytettiin lämpökilpeä. Tämän jälkeen sen putoamista jarrutettiin laskuvarjolla ja lopulta tarkoitus oli hidastaa laskeutumisvauhtia jarruraketein. Aivan pari viimeistä metriä oli tarkoitus pudota vapaasi ja iskua vaimentamaan luotaimeen oli rakennettu luhistuvia kennoja ja ilmapatja.

Alkuun kaikki tuntui sujuvan suunnitelmien mukaisesti. Luotain avasi laskuvarjon, poisti lämpökilven ja vaihdin hidastuttua tarpeeksi, irrottautui laskuvarjostaan. Tämän jälkeisistä vaiheista ei toistaiseksi tiedetä mitään.

Laskeutumisen vaiheita seurattiin lyhyillä radiopulsseilla, jotka kertoivat on-off-tietoa laskeutumisen eri vaiheiden kulusta. Laskuvarjosta irtautumisen jälkeen ei kuitenkaan ole onnistuttu vastaanottamaan minkäänlaista signaalia. Tämä voi merkitä sitä, että jonkin on mennyt pahasti pieleen tai vain sitä, että radiosignaalin kuuluvuus on ollut yllättävän heikko jostakin syystä, jota ei ole osattu ennakoimaan. Tällainen syy voi olla paikallinen pölymyrsky.

ESAn tutkijat ja insinöörit pyrkivät kuitenkin löytämään mahdollisen radiosignaalin. Tässä apuna toimii kiertoradalla oleva TGO-luotain, jonka on tarkoitus toimia radiolinkkinä Marsin pinnalta kerätylle datalle.  Schiaparelli saa energiansa akuista, joiden kapasiteetti riittää vain muutaman vuorokauden toimintaan. Tässä suhteessa insinööreillä painaa tiukka aikataulu, sillä laskeutumisalus vaikenee joka tapauksessa parin vuorokauden sisällä vaikka se olisikin päätynyt toimintakuntoisena Marsin pinnalle.

Katso myös artikkelia http://avaruusmagasiini.blogspot.fi/2016/10/exomars-saapuu-marsiin.html

Huomautukset

[1] Exo-Mars suunnitelma on Euroopan avaruusjärjestön (ESA) ja venäläisen Roscosmos:n yhteishanke kaksivaiheisen tutkimusluotaimien lähettämiseksi Marsiin. Nyt toteutuksessa oleva TGO-Schiaparelli -luotainpari on tämän ohjelman ensimmäinen vaihe. Toinen vaihe on ensivuosikymmenellä Marsiin laskeutuva kulkija.

[2] TGA asettuu aluksi elliptiselle Marsin kiertoradalle, jonka se saavutti kello 18:24 Suomen aikaa. Vuoden 2017 maaliskuussa luotain aloittaa ilmajarrutusta käyttäen ratansa muokkaamisen siten, että vuoden lopussa sen rata on noin 400 km korkeudessa oleva ympyrä rata. Tieteelliset havainnot luotain aloittaa vuoden 2018 maaliskuussa.

[3] Schiaparelli on erilaisia laskeutumistekniikoita testaava luotain. Sen tieteellistekninen painoarvo on siis (onnistuneessa) laskeutumisessa, ei niinkään tehtävissä mittauksissa. Aivan kuollutta painolasti se ei kuitenkaan ollut, vaan siihen oli kiinnitetty kamera, jonka tarkoituksena oli valokuvata laskeutumisen aikana 15 mustavalkoista kuvaa ja mitata ilmantiehyttä, painetta ja lämpötilaa noin 130 km korkeudella. Sen lisäksi se olisi tehnyt Marsin pinnalla lämpötila, tuulen nopeus-, kosteus ja muita sääolojen mittauksia.

[4] Schiaparellin laskeutumisalueeksi oli valittu Meridiani Planum. Jos paikka kuulostaa tutulta, niin samalla tasangolle laskeutui Nasan marskulkija Opportunity vuonna 2004.

Dawn-luotain asettui Ceresin kiertoradalle

Ceres maaliskuun 1. päivänä.
Kuva NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA

Nasan Dawn-luotain on asettunut kääpiöplaneetta Ceresiä kiertävälle radalle perjantaina (6.3.2015). Ceresin saavuttaminen vei luotaimelta 7,5 vuotta. Matka ei kuitenkaan ollut aivan suora, sillä luotain teki havaintoja Vesta-asteroidista vuosina 2011–2012. Vesta on kutakuinkin noin puolet Ceresin koosta ja ne ovat pääasteroidivyöhykkeen suurimmat kappaleet.

Maaliskuun 1. Päivänä luotaimen ottamissa kuvissa Ceres näkyy sirppinä. Kuvat on otettu 49 000 km etäisyydeltä. Kuvien erotuskyky on noin 2,9 km pikseliä kohti. Luotain sijaitsee tällä hetkellä Ceresin yö-puolella ja siitä syystä kääpiöplaneetta näkyy niissä aina vain kapenevana sirppinä. 

Täysin valaistuneen pinnan tutkijat odottavat olevan kuvattavissa muutaman viikon kuluttua huhtikuussa. Lähestymisrata on tavallista monimutkaisempi, joten se ottaa myös aikaa tavallista enemmän. Dawn-luotaimen lähestymisestä Nasa on julkaissut YouTubessa rataa havainnollistavan videon

https://www.youtube.com/watch?v=dtO9sck13WI