SMART-1 saapuu Kuuta kiertämään
ESAn planeettalentoa Maan ympärillä jäljittelevä SMART-1 -luotain saavuttaa Kuun ensi maanantain aja tiistain välisenä yönä. Sen jälkeen luotain alkaa lähetä Kuuta ja valmistautumaan tammikuussa alkavaan tutkimusohjelmaansa.
SMART-1 laukaistiin matkaan syyskuun 27. päivänä viime vuonna ja siitä alkaen se on lentänyt maapallon ympärillä koko ajan korkeammalle nousevalla kiertoradalla. Luotain testaa monia uusia tulevilla planeettalennoilla käytettäviä tekniikoita, joista yksi on sähköinen työntövoimajärjestemä. Tämän ns. ionimoottorin avulla luotain on pystynyt muuttamaan rataansa koko ajan korkeallamme; perinteisillä kemiallisilla raketeilla moottorit olisivat sysänneet alusta suurella voimalla lyhyessä ajassa haluttuun suuntaan, ja vaikka Kuuhun lennettäessä tämä olisi ollut nopein tapa, on lentämisen planeetoille nopeampaa heikkotehoisen, mutta pitkiä aikoja kerrallaan toimivan ionimoottorin avulla.
Lisäksi luotain käyttää lennollaan kohti Kuuta hyväkseen Maan ja Kuun painovoimakenttiä. Nyt maanantaina luotain saapuu paikkaan, missä Kuu ja Maa vetävät sitä jokseenkin samalla voimalla puoleensa. Siellä luotain voidaan sysätä oikein suunnitellulla moottorin käytöllä Kuun kiertoradalle, minkä jälkeen moottorin avulla ratanopeutta muutetaan siten, että luotaimen kiertorata putoaa lähemmäksi Kuun pintaa.
SMART-1:n päähuomio on lennossa Merkuriukseen, minne lennettäessä ionimoottorin ja tarkan lentoratasuunnittelun avulla voidaan säästää vuosia lentoajassa. Kun ESAn BepiColombo -niminen luotain lähtee aikanaan matkalle kohti aurinkokunnan sisäosia, tuleekin se käyttämään SMART-1:n testaamaa ionimoottoria, omatoimista suunnistuslaitteistoa ja edistyksellisen pienikokoisia havaintolaitteita.
ESA järjestää tiedostustilaisuuden SMART-1N saapumisesta Kuun kiertoradalle tiistaina 16. marraskuuta klo 7.00 Suomen aikaa Euroopan avaruusoperaatiokeskuksessa ESOCissa Saksassa. Tilaisuuteen on videoneuvotteluyhteys muista ESAn laitoksista ja tilaisuutta voi seurata myös ESA TV:n kautta.
Kiinnostava pikkuluotain
Ionimoottorin testaamisen lisäksi SMART-1:n lennolla tutkitaan mm. tutkimuslaitteiden miniatyrisointia ja uudenlaisia navigointi- ja tiedonvälitystekniikoita. SMART-1:n mukana on seitsemän tutkimuslaitetta, jotka painavat yhteensä vain 19 kg. Esimerkiksi röntgeninstrumentti D-CIXS on 15 senttimetrin levyinen kuutio, joka painaa alle 5 kiloa. Ultrakompakti elektroninen kamera, AMIE, painaa saman verran kuin tavallinen harrastelijakamera.
SMART-1 on navigoinut matkan aikana lentoaan myös itsenäisesti. OBAN-niminen koe perustuu AMIE-kameralla otettuihin kuviin sekä luotaimen tähtietsinten käyttämiseen, joita edistyksellinen tietokoneohjelma käyttää luotaimen sijainnin, asennon ja lentosuunnan määrittämiseen. Tietojen perusteella SMART-1 on kyennyt päättämään tulevasta reitistään annettujen perustietojen mukaan ilman lennonjohdon jatkuvaa hoivaamista.
Tiedonsiirrossa ja yhteydenpidossa SMART-1:n avulla on kokeiltu aikaisempaa lyhyempien radioaaltojen ja lasersäteen käyttöä. Lyhyempiaaltoisen radiolinkin käyttäminen tekee suuremman tietonsiirtonopeuden käyttämisen mahdolliseksi, ja laservalo nostaa nopeutta vieläkin suuremmaksi: ESA käyttää laseria jo tiedonsiirtoon Maata kiertävien tiedonvälityssatelliittien ja Teneriffalla, Kanarian saarilla sijaitsevan optisen maa-aseman välillä, mutta kapean laserin suuntaaminen kaukana ja nopeasti lentävään luotaimeen tekee yhteyden muodostamisesta vaikeaa. Teneriffalta lähetetty lasersade on saatu hyvin näkyviin AMIE-kameralla.
SMART-1 aloittaa varsinaisen Kuun pinnan ja sitä ympäröivän avaruuden tutkimusohjelman nyt tammikuussa. Aikomuksena on kartoittaa Kuun topografiaa sekä mineraalien pintajakautumaa. Kiinnostavia mineraaleja ovat esimerkiksi pyrokseenit, oliviinit ja maasälvät. Röntgenmittalaite tunnistaa puolestaan Kuun pinnassa olevia kemiallisia avainalkuaineita. Nämä tiedot antavat tutkijoille mahdollisuuden rekonstruoida Kuun geologista evoluutiota ja tutkia jälkiä jättiläisasteroidin törmäyksestä. Jos törmäysteoria on oikea, Kuun tulisi sisältää Maata vähemmän rautaa suhteessa kevyempiin alkuaineisiin, kuten magnesium ja alumiini. SMART-1 voi auttaa merkittävästi Kuun synnyn tutkimista mittaamalla ensimmäistä kertaa kokonaisvaltaisesti kemiallisten alkuaineiden suhteelliset määrät.
Jos Kuussa on vettä, sen täytyy olla jään muodossa paikoissa, jotka aina ovat piilossa Auringolta. Tällaisissa paikoissa lämpötila ei milloinkaan nouse -170ºC yläpuolelle. Näitä pimeitä paikkoja voisi olla pienten kraattereiden pohjissa napa-alueilla. Näihin kraattereihin tähyileminen on ehkä hankalin tehtävä, jonka SMART-1 –tiedemiehet ovat asettaneet itselleen. He aikovat etsiä jäätä infrapunavalon aallonpituudella, mutta se ei ole helppoa, koska Aurinko ei paista lainkaan tutkittavilla alueille. Läheisten kraattereiden reunoilta tulevat auringonsäteet voivat kuitenkin heijastaa valoaan jäähän sen verran, että se voidaan nähdä SMART-1:n havaintolaitteilla.
Paljon suomalaisia laitteita mukana
Ensimmäinen eurooppalainen kuuluotain on hyvin pohjoismainen laite, sillä itse avaruusaluksen rakensi ruotsalainen Rymdbolaget ja luotaimessa on mukana kaksi suomalaista tutkimuslaitetta.
Ilmatieteen laitos on rakentanut SPEDE-nimisen instrumentin, jonka tärkein tehtävä on luotaimen ionityöntövoimalaitteiston päästöjen mittaaminen. Mittausten perusteella pystytään päättelemään miten SMART-1:n moottori toimii ja kuinka paljon sen ionisuihku häiritsee sähköisiä ja magneettisia mittauksia. SPEDE mittaa myös luotaimen ympärillä olevia varattuja hiukkasia yleisesti ja pystyy selvittämään lähiavaruuden sähkömagneettista olemusta. Luotain on kulkenut matkallaan Maan säteilyvyöhykkeiden läpi ja tekee mittauksia aurinkotuulesta, joka aiheuttaa mm. revontulia. SPEDE-insturmentin päätutkija on erikoistutkija Anssi Mälkki Ilmatieteen laitokselta.
D-CIXS on röntgensäteilyn alueella Kuun pintaa kartoittava spektrometri, jonka avulla voidaan selvittää useiden kiinnostavien kemiallisten yhdisteiden ja alkuaineiden sijainti Kuun pinnalla. Sen toiminnan kannalta on tärkeää mitata jatkuvasti Auringosta tulevan, voimakkuudeltaan vaihtelevan röntgensäteilyn määrää, ja sitä tehdään toisella suomalaislaitteella, XSM-aurinkomonitorilla. Lisäksi laite pystyy tekemään omia riippumattomia havaintojaan Auringon lisäksi muistakin taivaan kirkkaista röntgensäteilylähteistä. Laitteen päätutkijana toimii dosentti Juhani Huovelin Helsingin yliopiston tähtitieteen laitokselta.
Helsingin yliopiston tähtitieteen laitoksen planeettatutkimusryhmä on mukana AMIE-mikrokameran tieteellisessä ohjelmassa. Vain tulitikkuaskin kokoinen AMIE kuvaa Kuun pintaa näkyvän valon ja lähi-infrapunan alueella.
Lisätietoja antavat Suomessa:
SPEDE-instrumentin päätutkija Anssi Mälkki, Ilmatieteen laitos Puh. 09-1929 4648, sähköposti anssi.malkki@fmi.fi
XSM-mittalaitteen päätutkija Juhani Huovelin, Helsingin yliopiston tähtitieteen laitos Puh. 09-191 22948, sähköposti juhani.huovelin@astro.helsinki.fi
