Avaruusluotain Rymdsonden - Spaceprobe 2/2008 vol 43 Massoittain Mars-juttuja Kauhakaupalla astronauttiasiaa
Kannessa Phoenixin ottama kuva Marsin pinnalta 16:sta marsin päivänään 10.6.2008. Stereokamera kuvasi länteen päin ja linssiin osui Phoenixin aurinkopaneelia sekä pintanäytettä optiseen mikroskooppiin parhaillaan siirtävä kauha. Arizonan yliopisto, http://phoenix.lpl.arizona.edu. :Sisältö 2 Pääkirjoitus: Matkalla Marsiin 4 SATSin visio ja missio 4 Opas Avaruuteen 5 Sähköpurje 6 Häh? Tekniikan filosofiaa? 7 Mars kiemurteli taivaalla 2007-2008 8 Keskiyön aurinko Marsissa 9 Suomalaisen Mars-tutkimuksen kirous Murtunut! 13 Phoenix - Suomalaiset Marsissa 15 Då Sputnik fyllde femti, del 2/2 19 Piloted Mars Lander; Walkabouts 25 Eurooppa hakee astronauteja 26 Astronauttikokelaiden testaus 27 Koulunkäyntiä - Moniulotteinen data Suomalaiset ovat loistavaa astronauttiainesta. Monet meistä, minä mukaanlukien, ovat tottuneet istumaan yksin hiljaa pienessä, pimeässä ja kylmässä kopissa tietokoneen näyttöä tuijottaen! nimimerkki MP Hesarin nettikeskustelussa SATSin jäseneksi voit liittyä täyttämällä jäsentietolomakkeen osoitteessa: http://www.sats-saff.fi ja maksamalla jäsenmaksun seuran tilille 218518-129232. Jäsenyys astuu voimaan kun jäsenmaksu on saapunut seuran tilille. Suomen avaruustutkimusseura ry Sällskapet för astronautisk forskning i Finland rf on 1959 perustettu yhdistys, jonka tarkoituksena on harjoittaa avaruusalan kokeilu, harrastus-, tutkimus- ja tiedotustoimintaa sekä toimia avaruustutkimuksesta kiinnostuneiden henkilöiden yhdyssiteenä. Seura on Suomen äänivaltainen edustaja Kansainvälisessä astronautiikkaliitossa (IAF; International Astronautical Federation). Suomen avaruustutkimusseura julkaisee Avaruusluotain-lehteä ja ylläpitää kirjastoa, josta voi lainata alan kirjallisuutta, kuva- ja videomateriaalia. Seura järjestää avaruusaiheisia näyttelyitä ja tapahtumia sekä ylläpitää aihepiiriin liittyvää harrastustoimintaa. Työ- ja kerhotila on osoitteessa Kauppalantie 6-8, 00320 HELSINKI (puh/vastaaja 09-5874433). Vuoden 2008 jäsenmaksut (sisältää Avaruusluotain- lehden) ovat: Varsinaiset jäsenet 17, Juniorijäsenet (alle 15 v.) 6, Nuoriso-/ opiskelijajäsenet 8, Järjestö-/Yritysjäsenet 170 Päätoimittaja: Sini Merikallio, Ilmatieteen laitos / ILM, PL 503, 00101 HELSINKI Puhelin: (09) 19294694 Fax: (09) 19294603 Sähköposti: Avaruusluotain@sats-saff.fi ISSN: 0356-021X Ilmestymistaajuus: neljä kertaa vuodessa Vuosikerran tilaushinta: 22 Ilmoitushinnat: mustavalkosivu 300 (puolikas 200 ), värisivu 600 (puolikas 250 ), takakansi 700 (puolikas 400 ) Julkaisija: Suomen avaruustutkimusseura Sällskapet för astronautisk forskning i Finland Finnish Astronautical Society, http://www.sats-saff.fi/. Pankkiyhteys: Nordea 218518-129232 Vuoden 2008 lehtien aineistopäivät ovat 15.8 ja 15.10 Nimellä tai nimimerkillä kirjoitetuissa artikkeleissa esitetyt mielipiteet ovat kirjoittajien henkilökohtaisia käsityksiä, eivätkä välttämättä vastaa seuran tai lehden virallista kantaa. Esko Heikkilä avaruusluotain 2/2008 3
phoenix Suomalaisen Mars-tutkimuksen kirous on murtunut! Henrik Kahanpää Kirous, joka oli kestänyt 12 vuotta, murtui toukokuun 25 päivänä vuonna 2008. Avaruusluotain, jonka mukana oli suomalainen mittalaite, oli laskeutunut onnistuneesti Marsiin. Luotaimen nimi on Phoenix. Nimi tulee Feenix-linnusta, joka sadussa syntyy uudelleen oman hautarovionsa tuhkasta. Phoenix-luotain puolestaan on syntynyt uudelleen kahden aikaisemman luotaimen tuhkasta. Ensimmäinen näistä Phoenixin epäonnisista edeltäjistä oli Mars Polar Lander, jonka laskeutuminen Marsin eteläiselle navalle vuonna 1999 epäonnistui. Tuohon aikaan Yhdysvaltain ilmailu- ja avaruushallinnon eli NASAn seuraava Mars-laskeutuja, nimeltään Mars Surveyor Lander, oli jo rakenteilla, mutta Polar Landeria kohdanneen onnettomuuden jälkeen se päätettiin jättää lähettämättä. Phoenix on rakennettu suurelta osin näistä kahdesta luotaimesta ylijääneistä osista. Se on NASAn ensimmäinen luotain, jonka tieteellinen johtovastuu ei ole NASAlla itsellään. Projektin tieteellisestä johdosta vastaa nimittäin Arizonan yliopisto. Marsin napaseudun ensimmäinen tutkija Mars-planeettaa on tutkittu lukuisten luotaimien avulla 1960-luvulta alkaen. Phoenix on kuitenkin ensimmäinen luotain, joka on laskeutunut planeetan napa-alueelle. Sen laskeutumispaikka on leveysasteella 68 eli suunnilleen yhtä pohjoisessa kuin Enontekiö maapallolla. Marsin napa-alueet ovat mielenkiintoinen tutkimuskohde, Phoenix-luotaimen harjoittelumalli luotaimen tieteellisessä operaatiokeskuksessa Tucsonissa. Tämän mallin mittalaitteet ovat toiminnaltaan samanlaiset kuin oikeassa luotaimessa. Luotaimelle lähetettäviä komentoja testataan mallin avulla. koska siellä tiedetään olevan suuret määrät vettä ikiroudan muodossa. Phoenix-luotaimen tärkein tehtävä on tutkia veden geologista historiaa laskeutumispaikalla. Robottikäden avulla se ottaa maanäytteitä, joita tutkitaan laboratoriolaitteiden sekä mikroskoopin avulla. Tavoitteena on selvittää muun muassa, onko laskeutumispaikka elämälle sopiva, tai onko se joskus ollut sellainen. Varsinaista biologista tutkimusta ei kuitenkaan tehdä, joten elämää Phoenix ei tule löytämään, jos sitä Marsissa on. Toisin kuin Spirit- ja Opportunity-luotaimet, jotka laskeutuivat Marsiin vuonna 2004, Phoenix ei ole mönkijä, vaan perinteinen, paikallaan pysyvä laskeutuja. Marsin maaperän lisäksi Phoenix tutkii myös planeetan kaasukehää. Kaasukehän mittaavan laitekokonaisuuden eli niin sanotun MET-instrumentin on toimittanut Kanadan avaruusjärjestö CSA. Tähän kokonaisuuteen kuuluu kolme lämpötila-anturia, jotka on sijoitettu eri korkeuksille laskeutujan kannella sojottavaan puomiin, painemittari sekä lasertutka eli lidar. Lidarin avulla tutkitaan mm. kaasukehässä leijuvan pölyn määrää ja korkeusjakaumaa. Laite ampuu lasersäteen ylöspäin ja mittaa kaasukehästä takaisinsironnutta säteilyä. MET-instrumentin lisäksi kaasukehän tutkimiseen käytetään joitakin muitakin laskeutujan mittalaitteita. Esimerkiksi lämpöanturimaston päässä on tanskalaisten toimittama tuulisukka. Tämä laite on virallisesti osa laskeutujan kamerakalustoa, sillä tuulisukan asentoa kuvataan kameran avulla. avaruusluotain 2/2008 9
Phoenix-luotaimen tieteellinen operaatiokeskus ulkoa. avaruusluotain CSA tilasi MET-instrumentin teknisen toteutuksen MacDonald-konserniin kuuluvalta MD Robotics yhtiöltä. MD Roboticsin tärkeimmät yhteistyökumppanit tässä työssä olivat Optech Inc, joka vastasi lidarista, sekä Suomen Ilmatieteen laitos, joka toimitti paineinstrumentin. Sekä MD Roboticsin, että Optechin kotipaikka on Kanadan Toronto. Phoenix-luotaimen kaasukehätutkimuksen tieteellisestä johdosta vastaa niinikään Torontossa sijaitseva Yorkin yliopisto. Koska Suomen Ilmatieteen laitos on osallistunut MET-laitteen teknisen toteutukseen, ovat suomaiset tutkijat päässeet mukaan myös tiedetiimiin. Painemittarin lisäksi METinstrumentin muidenkin mittalaitteiden data on näin Ilmatieteen laitoksen tutkijoiden käytettävissä. Päivä, jolloin Phoenix laskeutui Phoenix laukaistiin matkaan Cape Canaveralin tukikohdasta Floridasta Delta II kantoraketilla 4 elokuuta 2007. Vajaat kymmenen kuukautta myöhemmin, sunnuntaina 25 toukokuuta 2008, se laskeutui Marsiin. Tiedetiimi seurasi laskeutumista Arizonan yliopiston Kuu- ja planeettalaboratorion tiloihin pystytetyssä tieteellisessä operaatiokeskuksessa Tucsonissa, Arizonassa. Mukana oli myös kaksi suomalaista tutkijaa: allekirjoittanut sekä paineinstrumentin projektipäällikkö Jouni Polkko. Laskeutumiseen asti Phoenix-luotaimen lennonjohdosta vastasi NASAn Jet Propulsion Laboratory (eli JPL) Pasadenassa, Kaliforniassa. Laskeutumisen aikana Tucsonista ei siis lähetetty komentoja alukselle. Tiedetiimi seurasi JPL:n välittämiä tietoja aluksen tilasta jättiläismäiseltä valkokankaalta. Ja tietoja tulikin paljon. Toisin kuin Polar Lander, Phoenix lähetti tietoja Maahan jatkuvasti koko laskeutumisen ajan. Näin oltaisiin saatu selville, mikä meni vikaan, jos jotakin olisi mennyt vikaan. Jännitys oli suuri etenkin kaikilla niillä, jotka olivat olleet mukana Mars Polar Lander -projektissa. Meillä suomalaisilla jännitys oli vieläkin suurempi, sillä meille tämä oli jo neljäs yritys laskeutua Marsiin. Kolmessa aikaisemmassa Marslaskeutujassa on ollut mukana Ilmatieteen laitoksen valmistama paineinstrumentti, mutta nämä kaikki ovat epäonnistuneet tavalla tai toisella. Venäläisen Mars96- luotaimen laukaisu epäonnistui kantorakettivian vuoksi vuonna 1996. Myös Mars Polar Landerissa oli Ilmatieteen laitoksen painemittalaite. Brittiläinen Beagle 2 epäonnistui laskeutumisessa vuonna 2003. Saman ajanjakson aikana ainoat luotaimet, jotka onnistuivat laskeutumaan Marsiin, olivat Spirit- ja Opportunity-mönkijät, mutta niissähän ei ollut suomalaisia mittalaitteita. Phoenix tunkeutui Marsin kaasukehään, lämpökilpi irtosi, laskuvarjo avautui, laskuvarjo irrotettiin ja jarruraketit käynnistyivät. Jokaista onnistunutta laskeutumisen vaihetta seurasivat raikuvat aplodit ja hurraa-huudot, ensin Pasadenassa ja muutamaa sekuntia myöhemmin Tucsonissa. Vielä suuremmat hurraa-huudot kajahtivat ilmoille, kun tieto Phoenixin laskeutumisesta saavutti Maan. Tiedetiimin jäsenet onnittelivat ja halasivat toisiaan. MD Robotics:in projektipäällikkö Andy Kerr riensi ensimmäisenä onnittelemaan meitä: Onneksi olkoon: kirouksenne on murtunut! Jännitys ei kuitenkaan lauennut vielä täysin. Phoenix oli laskeutunut, mutta oliko se kunnossa? Vahvistus tähän saatiin vasta noin kaksi tuntia myöhemmin, kun Phoenix-laskeutujan dataa Maahan välittävä MRO-luotain lensi seuraavan kerran laskeutumispaikan yli. Tuolloin Phoenix lähetti Maahan ensimmäiset kuvansa. Niistä näkyi, että aurinkopaneelit olivat auenneet ja MET-instrumentin masto oli noussut pystyyn. Ainoa asia, joka ei ollut mennyt aivan suunnitelmien mukaan oli se, että robottikättä suojaava kansi oli auennut vain osittain. Tämä ei kuitenkaan juuri haittaa käden liikkuvuutta. Nyt kaikki saattoivat huokaista helpotuksesta. Kameratiimi alkoi tutkia ensimmäisiä kuvia heti laskeutumisen jälkeen, mutta muut tiedetiimin jäsenet saattoivat ottaa rennommin, sillä Phoenix lähetti ensimmäisen varsinaisen tieteellisen datansa vasta seuraavana päivänä. Niinpä keskityimme Arizonan yliopiston tarjoamaan amerikkalaiseen illalliseen. Pepsi-Cola tosin loppui kesken, mutta hot dogeja riitti kaikille. Muuten vieraanvaraisuus oli kyllä huippua. Hienoa oli sekin, että tiedemiesten lisäksi myös heidän perheensä oli kutsuttu laskeutumista juhlimaan. 10 avaruusluotain 2/2008
mars Phoenix-luotaimen tieteellisen operaatiokeskuksen Downlink Area. Etualalla MET-tiimin jäsenet tutkivat edellisen solin dataa. Takaalalla, pöydän ympärillä, projektijohto suunnittelee, mitä luotaimen tulisi tehdä seuraavan solin aikana. Oikealla, pöydän päässä, vettä naukkailee kuningas valtaistuimellaan : luotaimen projektipäällikkö Peter Smith. Hihat heilumaan Marsissa, Arizonassa ja Suomessa Ensimmäisenä päivänä laskeutumisen jälkeen, maanantaina 26 toukokuuta, tiedetiimi alkoi elää Mars-ajassa. Tämä tarkoittaa, että tiedetiimin työpäivä alkaa silloin, kun Phoenixin laskeutumispaikalla on iltapäivä ja laskeutuja lähettää päivän tulokset Maahan. Tiedetiimi alkaa heti käsitellä tuloksia ja päättää niiden perustella, mitä luotaimen tulisi tehdä seuraavan Marsin päivän aikana. Työpäivän lopuksi laaditaan komennot, jotka lähetetään laskeutujalle seuraavana päivänä toteutettavaksi. Ensimmäinen työpäivä laskeutumisen jälkeen alkoi noin klo 17 Tucsonin paikallista aikaa ja tämän jälkeen päivän aloitus siirtyi n. 40 min. myöhemmäksi joka päivä, koska Marsin vuorokausi eli sol on noin 40 min. pidempi kuin Maan vuorokausi. Olimme saapuneet Tucsoniin neljä päivää ennen laskeutumista ja varmistaneet, että kaikki olisi valmista, kun laitteemme ensimmäinen datapaketti saapuu. Kanadalaiset yhteistyökumppanimme vastasivat MET-instrumentin datan vastaanotosta ja komentojen lähettämisestä. Meidän tehtävänämme oli tarkistaa, että oman laitteemme data on kunnollista ja luotettavaa, sekä auttaa mahdollisten ongelmien ratkaisemisessa. Apua ongelmien ratkaisemisessa tarvittiinkin, sillä instrumenttimme ensimmäisestä datasta näkyi, että laskeutujan muut laitteet aiheuttivat pieniä häiriöitä meidän laitteemme dataan. Saimme kuitenkin korjattua tämän muutamassa tunnissa hienosäätämällä datankäsittelyyn käytettäviä algoritmeja. Tämän pienen alkuvaikeuden jälkeen kaikki sujui hyvin. Laitteemme toimi paremmin, kuin mitä olimme uskaltaneet uneksia. Instrumenttimme kolme erillistä anturia näyttivät samaa painetta, n. 0.85 millibaaria, alle prosentin tarkkuudella. Myös kotona Suomessa alkoivat Ilmatieteen laitoksen tutkijat heti käsitellä MET-instrumentin dataa. He vertasivat Phoenixin mittaamia paine-, lämpötila- ja tuulitietoja tietokonemallin avulla laskettuun ennusteeseen. Tämän ennusteen laskemiseen oli käytetty MLAM -ohjelmaa (Mars Limited Area Model), joka puolestaan on kehitetty Pohjoismaiden sääennusteiden laskemiseen käytettävästä HIRLAM-ohjelmasta (High Resolution Limited Area Model). Ennuste sopi suorastaan hämmästyttävän hyvin yhteen havaintojen kanssa. Tämä antaa toivoa siitä, että ehkä vielä joskus sääennustukset saadaan toimimaan myös omalla planeetallamme. avaruusluotain 2/2008 11
phoenix Matkustimme kotiin Tucsonista joitakin päiviä laskeutumisen jälkeen. Suomesta käsin olemme kuitenkin osallistuneet aktiivisesti Phoenixtiedetiimin työhön. Tätä kirjoitettaessa, reilu kuukausi luotaimen laskeutumisen jälkeen, mittalaitteemme on edelleen erinomaisessa kunnossa. Tutkimusmatka jatkuu Ensimmäisen 10 päivän aikana laskeutumisen jälkeen Phoenixin mittalaitteiden ja muiden alijärjestelmien kunto testattiin ja kamera otti kuvia luotaimesta ja sen ympäristöstä. Ainoat mittalaitteet, joita käytettiin täydellä teholla laskeutumisesta alkaen, olivat oma painemittarimme sekä MET-instrumentin lämpömittarit. Nämä laitteet mittaavat lukemia kahden sekunnin välein luotaimen koko toiminnan ajan. Alun perin oli suunniteltu, että paine- ja lämpötilalukemista laskettaisiin kahdeksan minuutin keskiarvot ja että vain nämä keskiarvot lähetettäisiin Maahan. Pian laskeutumisen jälkeen selvisi kuitenkin, että MRO:n ja muiden Marsia kiertävien luotaimien avulla Phoenixin keräämää dataa Phoenix-luotaimen tieteellisen operaatiokeskuksen keittiön pakastin. Sisältää juuri sitä, mitä kaikki täällä haluavat löytää: syväjäädytettyä eloperäistä ainetta. Tiedetiimin jäseniä seuraamassa Phoenixin laskeutumista Tucsonissa. Ensimmäiset luotaimen ottamat kuvat on juuri heijastettu valkokankaalle. (Pöydillä näkyvät kuohuviinipullot ovat projektijohdon, meillä oli Pepsi-Colaa) voidaan linkittää Maahan niin nopeasti, että kaikki kahden sekunnin välein mitatut lukemat voidaan lähettää Maahan. Viidentenä kesäkuuta Phoenixluotaimen robottikäsi kaivoi ensimmäisen maaperänäytteen tutkimusta varten. Tästä alkoi kaivuvaihe, jonka aikana Phoenix tutkii maaperää kahden laboratoriolaitteen avulla. Näissä laitteissa on yhteensä 12 kertakäyttöistä laboratoriokammiota. Kun ne kaikki on käytetty, on kaivuuvaihe ohi. Tämä tapahtuu todennäköisesti syyskuun alkupuolella. Kaivuuvaiheen jälkeen laskeutuja jatkaa vielä säähavaintojen tekoa. Luultavasti meidän painemittarimme tulee siis olemaan paitsi laskeutujan ensimmäinen, myös viimeinen käytössä oleva mittalaite. Phoenix toimii aurinkovoimalla. Niinpä sen toiminta tulee loppumaan, kun Marsin syksy on edennyt niin pitkälle, että aurinkopaneelit eivät enää kykene tuottamaan tarpeeksi tehoa. Tämä tapahtuu viimeistään Marsin syyspäiväntasauksen aikoihin eli 26 joulukuuta, mutta luultavasti jo marraskuussa. Luotainta ei ole rakennettu kestämään Marsin napaseudun pitkää ja ankaraa talvea, mutta joka tapauksessa siihen yritetään ottaa jälleen yhteyttä loppuvuodesta 2009, kun kevätaurinko alkaa lämmittää Marsin pohjoisia tasankoja. Tähän mennessä Phoenix on jo selvittänyt monia mielenkiintoisia asioita. Aivan kuten odotettiin, laskeutumispaikan maaperä sisältää suuret määrät vesijäätä. Paikoitellen jäätä esiintyy hyvin lähellä pintaa, vain parin sentin syvyydessä. Kemiallisen koostumuksensa puolesta maaperä muistuttaa Antarktiksen maaperää. Maa sisältää erilaisia suoloja, mikä saattaa johtua siitä, että vesi olisi joskus ollut nestemäistä. Oma painemittarimme on havainnut muun muassa, että pölypyörteitä, pieniä trombin kaltaisia sääilmiöitä, esiintyy myös Marsin pohjoisilla leveysasteilla. Kaiken kaikkiaan Marsin napaseutu näyttää muistuttavan Maata selvästi enemmän kuin aikaisempien laskeutujien tutkima päiväntasaajan seutu. Lisää mielenkiintoisia löytöjä on varmasti vielä luvassa tämän ainutlaatuisen tutkimusmatkan aikana. 12 avaruusluotain 2/2008