Kiinan Chang’e-4 -luotain laskeutui onnistuneesti

Kiinan Kuuhun matkalla ollut Chang’e-4 -luotain on laskeutunut Von Karman -kraatteriin tänä aamuna kello 4.26 Suomen aikaa. Kiinalaislähteiden mukaan laskeutuminen onnistui ja asian vakuudeksi Kiinan avaruushallinto^[1] on julkaissut myös ensimmäisen luotaimen ottaman kuvan.

Kiinan ensimmäinen julkaistu kuva Von Karman -kraatterista. Kuvan otti Kuuhun laskeutunut Change-4 -luotain. Kuva CNSA.

Maailmalla Kiinan onnistunut avaruusoperaatio on otettu innostuneesti vastaan. Laskeutuminen Kuun Maahan näkymättömälle puolelle on laatuaan ensimmäinen. Laskeutunut luotain ja sen mukana Kuuhun laskeutunut kuukulkija tekevät tulevien kuukausien aikana hyvin monia erilaisia havaintoja.

Chang’e-4 -luotaimen matkasta on kerrottu tarkemmin Avaruusmagasiinin artikkelissa http://avaruusmagasiini.blogspot.com/2018/12/kiinalainen-kuuluotain-lahti-matkaan.html

Huomautus

[1] China National Space Administration (CNSA).

Ensimmäiset matalaresoluutioiset kuvat Ultima Thulesta

Nasa julkaisi ensimmäiset matalaresoluutioiset kuvat Ultima Thulesta. Kuvat vahvistavat oletuksen, että kuiperoidi on muodostunut kahdesta kappaleesta. Hieman hämmästyttävää on, että kappaleet ovat lähes pallon muotoisia. Yleensä kymmen–parinkymmenen kilometrin kokoiset kappaleet poikkeavat muodoltaan pallosta merkittävästi. Selitys saattaa olla kappaleiden primitiivisyydessä, ne ovat säilyttäneet noin 4,6 miljardia vuotta sitten syntyessään saaneen muodon.

Ultima Thule matalaresoluutioisessa kuvassa. Vasemmalla alkuperäinen kuva ja oikealla kuvankäsittelyn terävöityksen jälkeen. Kuva (NASA/JHUAPL/SwRI).

Nyt julkaistut kuvat ovat on otettu noin puoli tuntia ennen ohilennon hetkeä. Julkistetut kuvat ovat matalaresoluutioisia versioita, sillä täyden resoluution kuvien lähettäminen Maahan kestää pitkään. Luotain sijaitsee yli kuuden valotunnin etäisyydellä (noin 6,5 miljardia km) ja jotta signaali tulisi ymmärrettävässä muodossa Maahan asti, sen bittimäärä sekunnissa pitää olla hyvin alhainen. Luotaimen lähettimen teho on vain 15 W.

Nasa on nimennyt (485968) 2014 MU69 kuiperoidin osat Ultimaksi (isompi pallukka) ja Thuleksi (pienempi pallukka). Jääkö nimet viralliseen käyttöön jää nähtäväksi, IAU saattaa hylätä ehdotetut nimet. Näin on käynyt melko monta kertaa aikaisemminkin.

New Horizons -luotaimen rata vei sen ensin Pluton ohilenntoon ja sen jälkeen Ultima Thulen ohilentoon. Nasa tekee päätöksen luotaimen toiminnan jatkamisesta ehkä vuonna 2020. Energiaa sen lämpöydinpgeneraattorissa riittää vielä vuosikymmeneksi. Kuva NASA.

New Horizons-luotain ohitti Ultima Thulen

Nasan planeettaluotain New Horizons on tehnyt onnistuneen ohilennon Kuiperin vyön kappaleen (485968) 2014 MU69, joka tunnetaan nimellä Ultima Thule^[1]. Ohilento tapahtui tammikuun 2. päivän aamuna kello 7.33 Suomen aikaa noin 6,5 miljardin kilometrin etäisyydellä Auringosta ja noin 3 500 km etäisyydeltä kuiperoidista^[2]. Samalla Ultimasta tuli etäisin planeettaluotaimen ohi lentämä kappale aurinkokunnassamme. Ultima Thulen koko on noin 32×16 km.

Vasemmanpuoleinen kuva on yhdistelmä New Horizons -luotaimen LORRI-kameran kuvista, joita luotain otti ennen ohilentoa. Oikealla on taitelijan näkemys Ultima Thulesta ja kuvaan on merkitty myös kappaleen (pää)pyörimisakseli. Kuva NASA/JHUAPL/SwRI/James Tuttle Keane.

Lähestyessään kuiperoidia, New Horizons valokuvasi kohdettaan lähes koko ajan. Ensimmäiset pieniresoluutioiset kuvat on jo vastaanotettu ja niistä on selvinnyt jo parikin Ultimaan liittyvää arvoitusta. Ensinnäkin kuiperoidi näyttää olevan muodoltaan keila, ilmeisesti kahdesta eri kappaleen liittymässä muodostunut.

Kuiperoidin pyörimisakseli on yhdistelmän massakeskipisteen kohdalla lyhyemmän akselin suuntainen ja pyörimisakseli on suunnaltaan sellainen, että se osoitti kohti New Horizons -luotaimen lähestymissuuntaan. Pyörimisasento selittää myös sen, miksi kuiperoidin kirkkauden vaihtelu oli lähes olematonta.

Ultima Thule sijaitsee niin etäällä Auringosta, että se vastaanottaa vain 0,05 % siitä Auringon säteilymäärästä mitä maapallo vastaanottaa ^[3], eli noin 0,7 W/m². Väriltään Ultima on punertava ja sen tiedetään olevan seurausta jääpeitteisen kappaleen pinnalle kertyvästä orgaanisesta materiaalista, joka on väriltään punaisen ruskeaa. Orgaaninen materiaali syntyy ultraviolettivalon vaikutuksesta lähinnä metaanista ja mahdollisesti muista hiilipitoisista molekyyleistä. Kuiperin vyössä punertavan pinnan synty vie miljardeja vuosia.

New Horizons jatkaa lentoaan Kuiperin vyössä. Lähikuukausina luotain lähettää valokuvia ja mittausdataa Maahan. Dataa kertyi ohilennolta niin runsaasti, että viimeisimmät bitit datasta saadaan tutkijoiden käyttöön vasta noin 20 kuukauden kuluttua, siis vuoden 2020 lopulla.

Huomautukset

[1] Ultima Thule nimitys tulee antiikin roomalaisilta, jotka merkitsivät karttoihinsa hallitsemiensa alueiden ulkopuolella olevat maa-alueet tällä nimityksellä. Käännettynä Ultima Thule merkitsee lähinnä ”tunnetun maailman ulkopuolella olevaa”.

[2] Kuiperoidi on asteroidin kaltainen Neptunuksen radan ulkopuolella Aurinkoa kiertävä kappale. Asteroideista poiketen kuiperoidit ovat säilyttäneet kemiallisen ja fyysisen rakenteen aurinkokuntamme alkuajoista lähtien (primitiivinen) ja muistuttavat hyvin paljon planetesimaaleja, joista myöhemmin muodostui planeetat.

[3] Maapallon kohdalla avaruudessa Auringon säteilee noin 1368 W/m² teholla.

New Horizons lähestyy Ultima Thulea

Nasan New Horizons -luotain on lähestymässä Kuiperin vyön kohdetta Ultima Thule. Luotain tekee sen ohilennon uuden vuoden yönä. Valmistautuessaan ohilentoon, luotain on ottanut kuvia kuiperoidista jo kolmen kuukauden ajan. Kuvien avulla tutkijat ovat pyrkineet selvittämään sen pyörimisaikaa ja mahdollisesti myös sen muodon.

New Horizons -luotaimen ottama kuva Ultima Thule -kuiperoidista.
Kuva NASA/JHUAPL/SwRI.

Kuiperinvyön kappaleet eivät yleensä ole pyöreitä, vaan pikemminkin pitkulaisia tai jopa kahdesta kappaleesta koostuvia. Valokuvien avulla tehdyssä valokäyrässä ei kuitenkaan ole havaittavissa vähäistäkään vaihtelua, mikä sinällään on vähintäänkin pieni yllätys. Mahdollisia selityksiä on useita, mutta yksikään niistä ei ole kovin todennäköinen.

Ensimmäinen mahdollisuus on se, että Ultima Thulen pyörimisakseli on suoraan lähestyvää luotainta. Paitsi, että tämä on epätodennäköistä, niin se vaatisi jonkin erityisen prosessin kuiperoidin kehityshistoriassa.

Toinen selitys voisi olla se, että kuiperoidin ympärillä olisi komeettamainen koma, ilmakehä, joka koostuu haihtuvista kaasuista ja vapautuvasta pölystä. Jälleen selitys olisi mahdollinen, mutta se vaatisi jonkin ylimääräisen lämmönlähteen syntyäkseen. Auringon lämpö kaukana Neptunuksen radan ulkopuolella ei kuitenkaan ole riittävä selitys.

Kolmas, vielä oudompi selitys olisi se, että Ultima Thule koostuisikin pienistä kuita, joiden valokäyrät sulautuisivat yhteen muodostaen muuttumattoman kirkkauden. Tällaista erillisistä kappaleista kostuvaa ryhmää ei vain ole koskaan havaittu aurinkokunnassamme (eikä muuallakaan).

Ohilennon jälkeen olemme jo selkeästi viisaampia tämäkin asian suhteen. Ensimmäiset kuvat saadaan ensivuoden alussa, jotka varmaankin ratkaisevat valokäyrän mysteerin.

Kiinalainen kuuluotain lähti matkaan

Kiina laukaisi Chang’e-4 luotaimen kohti kuuta eilen (7.12.2018) kello 20.23 Suomen aikaa (8.12.2018 kello 02.23 paikallista aikaa). Kantorakettina oli Pitkä Marssi 3B ja laukaisu tapahtui Lounais-Xichangin avaruuskeskuksesta.

Kuva Kiinan kuukulkijasta Credit: CASC/China Ministry of Defense

Lentoaika Kuuhun on yllättävän pitkä, nimittäin ainakin 27 vuorokautta. Laskeutuminen on suunniteltu tapahtuvaksi ensivuoden ensimmäisten päivien aikana, jolloin ollaan aika lähellä uutta kuuta. Laskeutumisajankohta saattaa aiheuttaa hieman hämmennystä, sillä tavallisesti Kuuhun laskeudutaan vaiheen ollessa lähempänä täyttä kuuta. Selitys onkin siinä, että Chang’e-4-luotaimen laskeutumisalue sijaitsee Kuun toisella puolella sijaitsevan Etelänapa-Aitken -tasangon (SPA) keskellä olevaan Von Karman -kraatteriin (176,245° E 44,451 S), jonka halkaisija on noin 180 km.

Kuun Maasta poispäin olevalle puolelle ei ole aikaisemmin laskeuduttu, ja hyvästä syystä. Kaikenlainen radioliikenne luotaimen ja Maan välillä on estynyt Kuun itsensä vuoksi. Kiinalaiset ovat ratkaisseet tämän ongelman siten, että he ovat lähettäneet viime toukokuussa radio-linkkiluotaimen Maa-Kuu-järjestelmän muodostamaan Lagrangen L2 -pisteeseen.

Chang’e-4 laskeutuu Kuuhun mukanaan kulkijaluotain. Se on koottu Chang’e-3 luotaimen osista, joten se pystyy tekemään samat testit ja havainnot kuin aikaisempi luotain viisi vuotta sitten. Näiden lisäksi laskeutumisosan avulla tehdään joitakin matalataajuisen radiosäteilyn havaintoja suojassa Maasta tulevalta radiosäteilyltä (ihmisen tuottamat ja revontulien aiheuttama radiosäteily). Kuun toinen puoli onkin erinomainen paikka juuri radiotähtitieteen keinoin tehtäviin tutkimuksiin.

Tutkimuslaitteistojen mukana on pieni kasvihuone, jonka avulla kiinalaiset tutkijat pyrkivät selvittämään kuinka Kuun säteilyolosuhteet vaikuttavat kasvien ja muun eloperäisen materiaalin elintoimintoihin, kuten itämiseen. Mukana kokeessa on peruna ja joitakin siemeniä, joiden itämistä siis tarkkaillaan. Mukana on myös silkkiperhosen munia, joiden kuoriutumista toukaksi kiinalaiset tarkkailevat.

Tieteellisten tutkimusten päätavoitteena on perinteisempiä tutkimuskohteita. Niitä varten luotaimessa on kameroita ja erilaisia spektrometrejä, joilla kartoitetaan alueen topografiaa, pinnan kemiallista rakennetta ja pyritäänpä tekemään havaintoja myös muutaman metrin matkalta pinnan alapuolelta. Vastaavaa tutkimusta ei tietystikään ole aikaisemmin tehty Kuussa ja sen tarkoituksena on selvittää se, miksi Kuun toinen puoli on erilainen kuin Maahan näkyvä puoli. Tutkijoilla on useita teorioita mutta puuttuvat havainnot toiselta puolen vaikeuttavat eri hypoteesien välistä vertailua ja tarkan tiedon saamista.

Kiina on tehnyt pitkäjännitteistä työtä kuututkimuksen suhteen. Niinpä seuraavana Chang’e-5 luotaimen tehtävänä tulee olemaan näytteen noutaminen Kuusta jo ensivuoden aikana. Laukaisun pitäisi tapahtua alkuvuodesta. Pidemmän tähtäimen suunnitelmissa kiinalaisilla on miehitetyn kuunlennon tekeminen. Sen aikataulua on vielä avoin, mutta aikaisemmin kiinalaislähteet ovat puhuneet 2020-luvusta, mahdollisesti jo sen alkupuolella. Kiinalla on kuitenkin vielä pitkä matka avaruusteknologiansa kehittämisessä miehitettyjen kuulentojen toteutumiseen, mutta varmasti sellainen tulee suhteellisen lyhyen ajan sisällä tapahtumaan.