Matkapäiviä on takana pari sataa ja avaruusselfie-lähetyksiäkin on ehtinyt saapua Maan asukkaiden iloksi jo reilu nippu. Suomalaiset avaruustutkijat ovat huojentuneita, samoin moni fyysikko ja koodari: BepiColombon (@BepiColombo) taival taittuu suunnitelmien mukaan.
Vielä lokakuussa satelliitin laukaisupaikalla Ranskan Guyanassa, satakunta kilometriä Brasilian rajalta pohjoiseen, jännitettiin sitäkin enemmän. Kantoraketin matkaan ampumisessa on aina riskinsä. Tällä kertaa panos oli aivan erityisen iso, sillä tutkimusretki Merkuriukseen on Euroopan avaruusjärjestö ESAn kaikkien aikojen suurin hanke. Sen valmisteluja on tehty koko kuluvan vuosituhannen ajan ja kauemminkin.
Kuoppa avaruudessa
Vaikka vaikein hetki on nyt ohi, luotain ei ole perillä kuuteen ja puoleen vuoteen. Ennen kuin kallisarvoisinta dataa alkaa kertyä, matkassa on monta mutkaa: reitti aurinkokunnan sisimmälle planeetalle kiertää ja kaartaa.
Ensi syksynä BepiColombo lentää vielä Maan sivuitse ja lähtee sitten ensimmäiselle planeettojen väliselle taipaleelleen. Sen jälkeen vuorossa on pari lentoa Venuksen ympäri ja kuusi Merkuriuksen kiertävää lenkkiä ennen kuin laitteet pääsevät asettautumaan sopiviin tutkimusasemiin. Matkaa kertyy, vaikka suoraan mitaten päämäärä ei ole juuri etäämmällä kuin Mars.
Matkan vaikeudet johtuvat muun muassa Merkuriuksen suuresta kiertonopeudesta Maan kiertonopeuteen nähden. Luotaimen on suoriuduttava isosta vauhdinmuutoksesta. Tähtitieteilijät ja fyysikot puhuvat Merkuriuksen saavuttamisesta gravitaatiokuoppaan puikahtamisena.
Lentoreitti on mietitty niin, että planeettojen ohilentoja saadaan käytettyä apuna nopeudenvaihdoksissa. Näin matkaan kuluvan energian määrä pysyy kohtuullisena. Turvanaan BepiColombolla on vahvin ikinä avaruuteen viety ionimoottori, jonka työntövoima syntyy, kun moottorista ammutaan ulos xenon-ioneja.
Pätevät parivaljakot
Itse asiassa BepiColombo ei ole luotain vaan tiivistä yhteistyötä tekevä luotainkaksikko: ESAn Bepi ja Japanin avaruusjärjestön Mio, jotka taittavat matkaa samalla satelliittikyydillä. Perillä Bepi asettautuu hiukan lähemmäs Merkuriusta kuin japanilainen sisarensa.
Kaksikko kantaa mukanaan kuuttatoista tutkimusinstrumenttia, joista yksi, Auringon röntgensäteilyä sekä elektroni- ja protonipommitusta mittaava SIXS, on lähes kokonaan suomalaista työtä. Sen rakentamisesta päävastuun kantoi koko BepiColombo-hanketta Suomen osalta luotsaava Juhani Huovelin, Helsingin yliopiston tutkija ja avaruustähtitieteen dosentti.
Tähtitieteen professori Karri Muinonen puolestaan on työskennellyt leicesteriläisen päätutkijan aisaparina kehittämässä Merkuriuksen pintaa tarkkailevaa MIXS-spektrometriä.
BepiColomboon pakatuilla laitteilla saadaan otteeseen lähes koko sähkömagneettinen spektri, radioaalloista röntgensäteilyyn. Useat BepiColombon laitteet ovat tieteelliseltä suorituskyvyltään ylivertaisia verrattuna edellisen Merkuriuksen-kävijän eli NASAn Messengerin instrumentteihin.
Meneillään olevan tutkimusmatkan vahvuuksiin kuuluu myös parityöskentely: sekä Mion ja Bepin muodostama luotainkaksikko että MIXS- ja SIXS-instrumenttipari on suunniteltu hahmottamaan avaruustapahtumien syy- ja seuraussuhteita. Kaksi tarkkailijaa onnistuu siinä paremmin kuin yksi.
Taivaallinen oikosulku
Merkurius heikkoine magneettikenttineen ja protonien pommittamine pintoineen on hieno plasmafysiikan luonnonlaboratorio. Aurinkotuuli muuttaa planeetan pintaa hurjaa vauhtia, ja avaruuteen karkailevia hiukkasia riittää.
Bepin ja Mion tehtävä ei olekaan kertoa vain Merkuriuksesta. Jos kaikki menee hyvin, havaintoja kertyy koko heliosfääristä, Auringon lähimmästä vaikutuspiiristä. Ja aivan erityisesti tähtemme sähkömagneettisen kentän ”oikosuluista”, roihuista.
Kun auringonpurkausten jatkumo opitaan hahmottamaan entistä täsmällisemmin erillisinä purkauksina, myös niiden vaikutus Maahan ymmärretään tarkemmin.
Se, mikä on Merkuriuksen radan kohdalla leppeää aurinkosäätä tai arjen harmautta, on Maan magneettikenttään osuessaan tuhoisa poikkeus. Magneettiset myrskyt tarkoittavat eloisia revontulia mutta myös satelliittien rikkoutumisia sekä radioliikenteen ja satelliittipaikannuksen häiriöitä.
— Auringon koronasta on tiedossa todella uutta tietoa, kun pystymme ensi kertaa tekemään pitkiä mittaussarjoja niin läheltä, Huovelin arvioi.
Alkuainekartta
Muinosta kiinnostaa planeetta itse. Hän odottaa uutisia etenkin Merkuriuksen alkuainekoostumuksesta, jota selvitellään nimenomaan MIXSin ja SIXSin avulla. Ennen kuin alkuainekartta alkaa vuonna 2026 hahmottua, arvaukset Merkuriuksen mineraalikoostumuksesta ovat täysin villejä.
Jopa planeetan syntytarina on arvoitus. Karun kraatterisena ja käytännössä ilmakehättömänä se tuo mieleen Kuumme, ja mittakaavakin on sama. Näiden kahden taivaankappaleen rakenteet kuitenkin poikkeavat toisistaan selvästi. Merkittävä osa Kuusta on kivivaippaa, kun taas Merkuriuksella on valtava rautaydin.
Miksi siltä puuttuu vaippa? Emme tiedä. Yhtä vähän tiedämme, miksi Merkuriuksella on magneettikenttä, vaikka pienillä planeetoilla ei yleensä ole.
Muinosella on mielessään myös alkuaineisiin liittyviä täsmäkysymyksiä.
— Yksi kiinnostava ajatus on Merkuriuksesta mahdollisesti löytyvät orgaaniset aineet. Onko siellä komeetoista tai asteroideista peräisin olevaa hiiltä?
Alkuaineanalyysiä varten kutakin planeetan kohtaa kuvataan useaan otteeseen.
— Tosin kovan purkauksen hetkellä koko kartan voisi saada kokoon kerrallakin, professori miettii.
Luotain varastoi keräämänsä dataa kuukauden ajan, jonka kuluessa tutkijat pyytävät, että se toimittaa tiedot kiinnostaviksi osoittautuneista hetkistä Maahan. Kaikkea dataa ei voida siirtää, sillä radiolähettimien lähetysnopeus on paljon pienempi kuin kännyköissä.
1+1 vuotta?
— Ajatuksena on tehdä mittauksia paikan päällä vuoden ajan, mutta toinenkin vuosi on mahdollinen. Eikä sen jälkeenkään lopeteta, jos laitteet vain toimivat, Juhani Huovelin kuvailee BepiColombon elinkaarta.
Missio on niellyt Euroopassa reilun puolentoista miljardin euron edestä työtä ja teknologiaa, ja Suomessa siihen satsattiin 20 miljoonaa. Vankka pyrkimys on ollut rakentaa priimaa.
Laitteiden käytön bonusaikaa lyhentävät silti äärimmäiset olot: hiukkaspommitus ja auringon säteily, joka iskee sisimmälle planeetalle kymmenen kertaa voimakkaampana kuin Maahan. Merkuriuksen lämpötilat vaihtelevat pinnanmuodoista ja vuorokaudenajoista riippuen noin 200 pakkasasteen ja 400 lämpöasteen välillä.
BepiColombo taistelee lämpöä vastaan säteilyä pois heijastavilla peileillä, mutta aurinkotuulet panevat silti teknologian koville jo luotaimen lähestymiskierrosten aikana.
Ehkä on siis viisasta lykätä vielä muutamalla vuodella sitä juhlaa, jonka Huovelin ja Muinonen syyskuisina jännityksen hetkinä tulivat juhlallisesti luvanneeksi. Kun Ranskan Guayanan taivaalle ei luotainta laukaistaessa puhjennut räjähtelevien laitteiden tulimyrskyä, pystyyn täytyy vielä panna oikea, suunniteltu ilotulitus.
Artikkeli on ilmestynyt Yliopisto-lehdessä Y/05/19.