Arkisto
- kesäkuu 2023
- huhtikuu 2023
- helmikuu 2023
- joulukuu 2022
- marraskuu 2022
- lokakuu 2022
- elokuu 2022
- kesäkuu 2022
- toukokuu 2022
- maaliskuu 2022
- helmikuu 2022
- tammikuu 2022
- toukokuu 2021
- huhtikuu 2021
- maaliskuu 2021
- helmikuu 2021
- joulukuu 2020
- marraskuu 2020
- lokakuu 2020
- syyskuu 2020
- toukokuu 2020
- maaliskuu 2020
- tammikuu 2020
- lokakuu 2019
- syyskuu 2019
- elokuu 2019
- kesäkuu 2019
- huhtikuu 2019
- tammikuu 2019
- huhtikuu 2018
- maaliskuu 2018
- helmikuu 2018
- tammikuu 2018
- joulukuu 2017
- elokuu 2017
- toukokuu 2017
- huhtikuu 2017
- maaliskuu 2017
- helmikuu 2017
- tammikuu 2017
- lokakuu 2016
- elokuu 2016
- joulukuu 2015
- marraskuu 2015
- lokakuu 2015
- syyskuu 2015
- toukokuu 2015
- huhtikuu 2015
- maaliskuu 2015
- helmikuu 2015
- tammikuu 2015
- joulukuu 2014
- marraskuu 2014
- lokakuu 2014
- syyskuu 2014
- elokuu 2014
- toukokuu 2014
- huhtikuu 2014
- maaliskuu 2014
- helmikuu 2014
- tammikuu 2014
- joulukuu 2013
- marraskuu 2013
- lokakuu 2013
- syyskuu 2013
Onnea taas kerran, Hubble!
Hubblen avaruusteleskooppi on kallein koskaan tehty tähtitieteellinen havaintolaite, mutta samalla se on myös kaikkein tuotteliain tieteellinen tutkimuslaite, kun lasketaan sillä tehtyjen havaintojen perusteella julkaistujen artikkelien määrä: niitä on yli 15 000, ja näihin on viitattu 738 000 muussa artikkelissa.
Luvut ovat Hubblen nettisivuilta, enkä epäile niitä lainkaan. Hubblella otettuja kuvia ja tietoja ei ole vain netti pullollaan, vaan sen tekemät 1,3 miljoonaa havaintoa ovat olennainen osa tähtitiedettä viimeisten 30 vuoden ajalta.
Kyllä. Hubble on ollut avaruudessa tänään 30 vuotta. Se kuljetettiin avaruuteen avaruussukkula Discoveryllä lennolla STS-31, joka laukaistiin matkaan 24. huhtikuuta 1990. Siis tänään 30 vuotta sitten.
Tuo avaruussukkulaohjelman 35. lento sujui hyvin ja Hubble vapautettiin omille teilleen sukkulan rahtiruumasta 25. huhtikuuta 1990. Periaatteessa siis Hubblen 30-vuotisjuhlaa pitäisi juhlia vasta nyt lauantaina, mutta yhtä kaikki: tätä kirjoitettaessa iltapäivällä 24.4.2020 oli Hubble jo kiertoradalla, tosin sukkulan ruumassa.
Se oli eräs merkkipaaluista avaruussukkulan historiassa, koska sukkulan periaatteena oli olla yleiskäyttöinen avaruusrahtari, joka voisi kuljettaa rutiininomaisesti avaruuteen kaikenlaista kamaa satelliiteista avaruusasemien kautta avaruusteleskooppeihin.
Avaruusteleskooppi olikin 1970-luvun alusta alkaen suunnitelmissa. Paitsi että sukkulan ruumaan voitiin asettaa pieniä teleskooppeja kunkin noin viikon kestävän lennon aikana käytettäväksi, pohdittiin irrallisen, sukkulasta avaruuteen jätettävän avaruusteleskoopin tekemistä.
NASA perustikin jo vuonna 1970 kaksi komiteaa tutkimaan itse teleskoopin suunnittelua ja hankkeen tieteellisiä tavoitteita.
Ideoista ei ollut puutetta, mutta rahasta oli – etenkin kun sukkulan kehittäminen tuli oletettua kalliimmaksi ja rahaa oli käytettävissä odotettua vähemmän. Presidentti Fordin rajut julkisten menojen leikkaukset vuonna 1974 iskivät erityisesti avaruusteleskoopin tekemiseen ja hanke laitettiin jäihin.
Tähtitieteilijät eivät nielleet päätöstä: he lobbasivat asiansa puolesta niin senaatissa kuin kongressissakin, ja saivat hieman rahaa hankkeen jatkamiseen.
Rahaa oli tosin vain puolet aikaisemmasta, joten teleskooppia pienennettiin. Peilin halkaisija pudotettiin kolmesta metristä 2,4:ään ja Euroopan avaruusjärjestö värvättiin mukaan maksamaan osa viuluista: teleskooppiin tuli yksi instrumentti ja aurinkopaneelit Euroopasta. Vastineeksi tästä ESA sai 15 % osan teleskoopin käyttöajasta.
Lopulta vuonna 1978 teleskooppi sai Yhdysvaltain puolella tarpeeksi rahaa, jotta sen rakentaminen pääsi alkamaan.
Aikomuksena oli laukaista laite matkaan vuonna 1983, mutta kuten tavallista, hanke viivästyi – osin sukkulalentojen alkamisen viivästymisen vuoksi, mutta osin myös teleskoopin tekemisen hitauden vuoksi.
Viimein vuonna 1990 tähtitieteilijälegenda Edwin Hubblen mukaan nimetty avaruusteleskooppi pääsi avaruuteen. Ja kaikki olivat iloisia.
Pahuksen peiliongelma
Ilo vaihtui kuitenkin suureen harmistukseen, kun Hubble otti ensimmäiset kuvansa. Aivan ensimmäisten odotettiinkin olevan huonoja ja epätarkkoja, sillä vasta niiden ottamisen jälkeen laitteita säädettäisiin paremmaksi, mutta varsin pian kävi ilmi, että ennätyskalliin teleskoopin kuva ei vain tarkentunut.
Itse asiassa tarkentaminen ei paljoa vaikuttanut kuvan epäselvyyteen, koska pian kävi ilmi, että vaikka teleskoopin pääpeili oli kyllä hiottu erittäin tarkasti suunniteltuun muotoon, oli tuo suunniteltu muoto valitettavasti väärä. Peilin reuna-alueet oli hiottu hieman liian lattanaksi; tarkalleen ottaen sieltä lasia oli otettu 2,2 mikronia (eli noin 1/15 ihmisen hiuksen paksuudesta) liikaa. Tästä syystä peilin muodostama kuva oli sumuinen.
Onneksi Hubble oli suunniteltu kiertoradalla huollettavaksi. Huoltolennoilla oli tarkoitus vaihtaa teleskoopin havaintolaitteita ja vaihtaa sen laitteistoja muutenkin paremmiksi. Ensimmäinen suunniteltu huoltolento sai kuitenkin nyt aivan uuden tehtävän, sillä sen päätehtäväksi tuli asentaa teleskoopille silmälasit.
Oikeasti kyseessä oli viidestä pienestä peiliparista koostunut kokonainen laitteisto, jonka tehtävänä oli korjata peilin palloaberraatio. Optiikka vei yhden Hubblen neljästä instrumenttilaatikosta.
Yksittäiset peilit olivat kooltaan (ja ulkonäöltään) hammaslääkärin peilin kaltaisia, tosin erittäin huolellisesti oikeaan muotoon hiottuja.
Tämä COSTAR-nimisen laitteiston avulla teleskoopin kolme alkuperäistä instrumenttia pystyivät tekemään jälleen normaalisti havaintoja.
Jo ensimmäisellä huoltolennolla havaintolaitteista yksi korvattiin uudella ja paremmalla, ja näin tehtiin myös myöhemmillä lennoilla.
Tämä joulukuussa 1993 tehty huoltolento on merkittävä myös siinä mielessä, että se on ensimmäinen paikan päällä USAssa seuraamani sukkulalento. STS-61 laukaistiin matkaan 2. joulukuuta, ja lentoon käytetty sukkula oli Endeavour. Laukaisun jälkeen pääsin tutustumaan lennon jatkumiseen Houstonissa lennonjohdossa, ja tein tästä aikanaan montakin ohjelmaa Yleisradion tiedeohjelmille nuoren miehen innokkuudella. Toivottavasti ne ovat jossain tallessa (itselläni ei ole valitettavasti noilta ajoilta muutamia valokuvia lukuun ottamatta mitään arkistossa).
Seuraavat huoltolennot tehtiin helmikuussa 1997, joulukuussa 1999, maaliskuussa 2002 ja toukokuu 2009. Viimeinen oli hyvin erikoinen, koska se tehtiin avaruussukkula Columbian onnettomuuden jälkeen ja silloin toinen sukkula oli samaan aikaan lähtövalmiina siltä varalta, että lennolla olleelle sukkula Atlantikselle olisi tapahtunut laukaisun aikaan jotain vastaavaa kuin Columbialle.
Lennoilla teleskooppia huollettiin, sen osia vaihdettiin uusiin, sen havaintolaitteita korvattiin paremmilla ja myös sen aurinkopaneelit vaihdettiin pariinkin kertaa uusiin.
Nyt avaruudessa oleva Hubble ei siis ole sama kuin se Hubble, joka laukaistiin kiertoradalle 30 vuotta sitten.
Säästäminen kävi kalliiksi
Periaatteessa avaruusteleskoopin huollettavuus avaruudessa oli erinomainen ajatus. Se, että astronautit saattoivat käydä sitä korjailemassa ja parantamassa oli eräs avaruussukkulan kehittämisen perusajatuksista, mutta valitettavasti se ei toiminut ihan kuten oli tarkoitus.
Avaruussukkuloiden lennättäminen oli kalliimpaa ja hankalampaa kuin 1970-luvulla toivottiin. Utopistisimmissa ajatuksissa sukkulat olisivat lentäneet jopa pari kertaa viikossa, ja silloin tällaiset huollot olisivat olleet rutiinihommia muiden tehtävien seassa.
Lopulta oli niin, että yhden huoltolennon hinnalla olisi saanut laukaisua avaruuteen kokonaan uuden avaruusteleskoopin perinteisellä raketilla.
Tästä voi repiä tietysti pelihousunsa ja harmitella hukkaan menneitä mahdollisuuksia sekä kaikkea rahaa, jonka Nasa ja ESA olisi voineet säästää, mutta kolikolla on myös toinen puolensa: tulevaisuudessa tällaiset huollot ovat varmasti rutiinia ja silloin Hubblea sekä sen huoltolentoja kiitellään. Niillä saatiin paljon kokemusta avaruudessa toimimisesta.
Hubblen seuraajan tekeminen ei sekään ole tullut halvaksi, sillä James Webb Space Telescope (JWST) on hurjasti myöhässä aikataulustaan ja ylittänyt suuresti budjettinsa. Kyseessä on ”huoltovapaa” kaukoputki, jonka sijoituspaikaksi tulee Lagrangen piste noin 1,5 miljoonan kilometrin päässä Maasta.
Sen peili on yli tuplasti Hubblen peiliä suurempi halkaisijaltaan ja sen hartioilla on suuria odotuksia kosmologian suurten kysymysten ratkaisemisesta eksoplaneettojen havaitsemiseen.
Jos se saadaan avaruuteen lopulta noin vuoden päästä ja se toimii odotetusti, on se aivan ällistyttävän hieno havaintolaite. Juuri nyt työt teleskoopin kanssa ovat kuitenkin keskeytyksissä koronaepidemian vuoksi; nähtäväksi jää, kuinka paljon tämä vaikuttaa aikatauluun.
Itse Hubble on toiminnassa edelleen avaruudessa, mutta jokin sen tärkeistä systeemeistä saattaa rikkoontua koska tahansa. Tähän saakka lennonjohto on saanut joko ongelmat ratkaistua tai keksinyt temppuja, joilla havaintojen tekoa on voitu jatkaa.
Nykyinen rahoitus teleskoopin toiminnalle päättyy ensi vuonna, ja sitä seuraava määräaika on 2030-luvun puolivälissä. Jos Hubblea ei voida hivuttaa sitä ennen korkeammalle kiertoradalle, se syöksyy silloin ilmakehään ja tuhoutuu.
Toivottavasti JWST on silloin jo taivalla, ja voimme sanoa valtavan suuren kiitoksen Hubblelle.
Lisää juttuja Hubblesta
Tiedetuubissa julkaistiin Hubblen 25-vuotisjuhlan kunniaksi koko joukko artikkeleita aiheesta. Niitä on hieman päivitetty nyt 30-vuotisjuhlan kunniaksi.
|
|
|
|
Avaruusteleskoopin anatomiaa |
Hubblen huoltolennot |
|
Hubblen muodonmuutos |
Hubblen seuraaja JWST |
Lisää Hubblesta on teleskoopin 25-vuotisjuhlasivulla hubble25th.org (englanniksi).
Vastaa
Bepi tulee moikkaamaan
Kun lähetämme luotaimia tutkimaan muita planeettoja ja taivaankappaleita, aina välillä ne tulevat matkallaan käymään lähellä maapalloa. Silloin ne pystyvät havaitsemaan omaa kotiplaneettaamme aivan kuten se olisi vain yksi taivaankappale muiden joukossa.
Tietystikin Maa onkin vain yksi kahdeksasta muusta planeetasta, mutta meille se on erityisen rakas ja tärkeä. Maa tosin on erilainen myös ihan muistakin syistä.
Ensiksikin se on selvästi sininen planeetta. Sillä on meriä, ilmakehä ja pilviä. Maa ei ole Venuksen kaltainen helvetti, ei Kuun kaltainen käkkärä eikä Marsin kaltainen autiomaa. Maa näyttää luotainten ottamissa kuvissa mukavalta paikalta – varsinaiselta paratiisilta tyhjässä ja kylmässä avaruudessa
Ja sellainen se onkin.
Nyt meitä kohden on tulossa Merkuriusluotain BepiColombo. Lokakuussa 2018 alkanut Euroopan avaruusjärjestön ja Japanin avaruustutkimuskeskuksen lento Aurinkokuntamme sisintä planeettaa kohden kestää pitkään ja pitää sisällään monta ohilentoa: seitsemän vuotta kestävään menomatkaan kuuluu jopa yhdeksän lähiohitusta.
Ensimmäinen näistä on nyt perjantaina 10. huhtikuuta tapahtuva Maan ohilento, ja sitä seuraa kaksi Venuksen ohitusta ja lopulta kuusi vempautusta Merkuriuksen läheltä ennen kuin luotain asettautuu kiertämään sitä.
30 vuotta Maan ohilentoja
Ensimmäinen luotain, joka tuli planeettainvälisestä avaruudesta Maan luokse, oli Halleyn komeettaa tutkinut luotain Giotto, jota ohjattiin kohti toista komeettaa Maan ohilennon avulla. Se lensi ohitsemme 22 730 kilometrin päästä heinäkuussa 1990.
Maan vetovoimaa voi käyttää luotaimen radan muuttamiseen ja sen ratanopeuden lisäämiseen tai hidastamiseen samaan tapaan kuin muilla planeetoilla oli tehty jo aikaisemmin. Kyse on niin sanotusta painovoima- eli gravitaatiolinkoamista.
Temppu on periaatteessa hyvin yksinkertainen: kun tiedetään mistä suunnasta luotain on tulossa kohti Maata (tai muuta taivaankappaletta), lasketaan tietokoneilla milloin ja mistä kohdasta kannattaa lentää Maan ohi, jotta tuloksena olisi haluttu ratamuutos. Käytännössä tietysti koko lentorata laukaisusta perille kohdeplaneetalle saapumiseen lasketaan jo etukäteen siten, että ohilennot ovat osa sitä.
Useissa tapauksissa ilman gravitaatiolikouksia luotain vaatisi suuremman ja voimakkaamman raketin, tai itse luotain voisi olla kevyempi. Melkein kaikki uudet luotaimet käyttävät tätä temppua; Mars ja Venus ovat sen verran lähellä, että niille mentäessä tästä ei ole paljoa iloa.
Ensimmäinen luotain, joka käytti yksikertaista gravitaatiolinkousta, oli neuvostoliiton Luna 3 vuonna 1959. Luotain onnistui kuvaamaan Kuun Maahan näkymättömän puolen siten, että Kuun vetovoimaa käytettiin hyväksi lentoradan vääntämiseen sopivaksi.
Seuraavaksi gravitaatiolinkousta harrasti amerikkalainen Pioneer 10 vuonna 1973, kun se kävi ensimmäisenä lähettämänämme laitteena tutkimassa Jupiteria läheltä. Jättiläisplaneetta käänsi sen rataa ja sinkosi luotaimen ulos Aurinkokunnasta.
Amerikkalainen Mariner 10 puolestaan oli ensimmäinen luotain, jonka rata suunniteltiin vetovoimavempautus mielessä: luotain koukkasi Venuksen luota vuonna 1974 matkallaan kohti Merkuriusta.
Mariner 10 -luotaimella ja nyt ohitsemme kiitävällä BepiColombolla muutakin yhteistä kuin vain päämäärä, sillä Mariner 10:n monimutkaisen lentoradan laski italialainen Giuseppe Colombo – tuttavien kesken Bepi.
Kunnia gravitaatiolinkouksen keksimisestä menee kuitenkin Venäjälle, sillä Juri Kondratjuk kehitteli ajatusta vuosille 1918 ja 1919 päivätyissä kirjoituksissaan.
Ensimmäiset oikein kunnolla gravitaatiolinkousta käyttäneet luotaimet olivat Nasan Voyagerit, kun ne kävivät 1970- ja 1980-luvuilla tutkimassa Jupiteria ja Saturnusta. Voyager 2 teki vielä Uranuksen ja Neptunuksen ohilennot, jotka eivät nekään olisi onnistuneet ilman juuri oikein tehtyjä ohilentoja aiemmin matkalla.
Ohilentoja ei tietenkään tehty vain radan muuttamiseksi, vaan ennen kaikkea ohitettavan planeetan tutkimiseksi. Samalla kun kamerat kävivät ja mittalaitteet surisivat, taivaanmekaniikka huolehti lentoradan muuttumisesta ihan itsekseen.
Nyt maapallon ohilentoja käytetään myös luotaimen kameroiden ja mittalaitteiden testaamiseen ja kalibrointiin.
Maa saa vierailijan
Ensimmäinen luotain, joka käytti maapalloa gravitaatiolinkousetappina, oli Galileo. Jupiteria kohti lokakuussa 1989 lähetetty luotain pihisti vauhtia Maan lisäksi Venukselta ja toisen kerran maapallolta voidakseen kivuta ylöspäin Aurinkokunnassa. Jupiteria kiertämään se saapui joulukuussa 1995, ja sitä ennen se teki kaksi Maan ohilentoa, ensin joulukuussa 1990 960 kilometrin päästä sekä kaksi vuotta myöhemmin vain 305 km:n etäisyydeltä meistä.
Seuraava suurempi Maan luota matkallaan koukannut luotain oli Saturnusta tutkimaan lähetetty Cassini-Huygens. Se teki ensin kaksi Venuksen ohitusta (huhtikuussa 1998 ja kesäkuussa 1999), kunnes tuli Maan luokse elokuussa 1999. Se teki ohituksensa 1171 km:n päästä.
Kohti komeetta Tšurjumov–Gerasimenkoa lentänyt ESAn Rosetta teki peräti kolme Maan ohilentoa. Maaliskuussa 2005 se oli lähimmillään 1950 km:n etäisyydellä, marraskuussa 2007 hieman kauempana 5700 kilometrin ja kaksi vuotta myöhemmin 2481 kilometrin päässä meistä.
Myös Merkuriukseen lentänyt Nasan MESSENGER käytti Maata hyväkseen elokuussa 2005, kun se teki ohilennon 2348 kilometrin päästä. Siinä missä MESSENGER käytti Maata nopeutensa hidastamiseen, Jupiteria parhaillaan kiertävä Juno kiihdytti vauhtiaan Maan avulla lokakuussa 2013. Junon rata kulki vain 559 kilometrin päässä maapallon pinnasta.
Lisäksi useampi muukin luotain on tehnyt maapallon ohilentoja matkatessaan kohti komeettoja ja asteroideja. Tuorein itse lähettämämme avaruudesta tullut vierailija oli OSIRIS-Rex syyskuussa 2017 matkallaan kohti Bennu-asteroidia.
Bepin voi nähdä taivaalla (periaatteessa)
Nyt maanantaina 6.4. illalla BepiColombo on vielä puolentoista miljoonan kilometrin päässä Maasta. Se tulee lähemmäksi koko ajan vähän yli 30 kilometrin sekuntinopeudella ja tulee menettämään tästä noin 5 km/s ohituksen aikana. Manöveerin tarkoituksena on radan muuttaminen ja nopeuden hidastaminen.
Valmistautuminen tähän ohitukseen alkoi jo helmikuussa, kun luotaimen ohjausrakettimoottoreilla tehtiin pieni hienosäätö rataan. Sen seurauksena BepiColombo olisi 10.4. klo 4:24:58 UTC (eli noin 7.25 Suomen kesäaikaa) lähimmillään Maata, jolloin etäisyys luotaimen ja Maan keskipisteen välillä olisi 19 064 km. Luotaimen etäisyys Maan pinnasta olisi siis 12 693 km.
Maaliskuussa oli tarkoitus tehdä kolme pikku korjausta rataan, mutta ne eivät olleet tarpeen, koska rata oli alle prosentin tarkkuudella se mikä sen pitikin olla. Tarkistusten jälkeen myös viime lauantaille (4.4.) suunniteltu ratamuutos jätettiin tekemättä.
Luotaimen rata kulkee idästä länteen siten, että radan lähin kohta on Atlantin eteläosan päällä. Lähimmillään ollessaan luotain on periaatteessa harrastajakaukoputkella tai jopa kiikarilla havaittavissa, koska sen kirkkaus on 8 mag.
Suomesta luotaimen näkeminen ei onnistu, koska paitsi että luotain on huomattavasti himmeämpi (noin 9,2 mag), on sen rata liian etelässä ja valoisa aamutaivaskin tekisi katsomisen mahdottomaksi. Täysikuusta ei siis ole meille lisähaittaa.
Jos luet tätä esimerkiksi Kapkaupungissa, niin silloin kannattaa herätä aikaisin aamulla ja sanoa heippa Bepille. Havaintopaikan mukaan lasketun sijaintikartan voi tehdä täällä: https://bepicolombo.iaps.inaf.it
Lisätietoja ohilennosta on ESA:n sivuilla:
– https://www.cosmos.esa.int/web/bepicolombo-flyby/earth-flyby
– https://www.cosmos.esa.int/web/bepicolombo-flyby/ground-based-observations
Luotain lähestyy maapalloa.No missä se on käynyt?
Teki kierroksen Auringon ympäri. Lensi nyt ohi ja jatkaa kohti Venusta.