Merkurius-missio BepiColombossa suomalaista huipputekniikkaa
Euroopan ja Japanin avaruusjärjestöt ovat valmistelleet yhteistä missiotaan lähes kaksikymmentä vuotta ja laukaisu on nyt vihdoinkin lähellä. Luotainten mukana lentää suomalaista huipputeknologiaa ja useat Suomessa työskentelevät tutkijat osallistuvat BepiColombon tieteellisten mittausten analysointiin. Turun yliopiston avaruustutkimuslaboratorion tutkijat ovat mukana luotaimen SIXS-instrumentin hiukkasilmaisintiimissä.
Merkuriuksen karu ja kraattereiden peittämä pinta muistuttaa Kuuta. Kuva: NASA.
BepiColombo ampaisee avaruuteen syksyllä Euroopan avaruuskeskuksesta Ranskan Guayanasta, Kourousta. Matka aurinkokunnan sisimmälle ja pienimmälle planeetalle on pitkä ja haastava. Perillä odottaa kraattereiden peittämä kuuma ja kiehtova maailma. Aikaisemmin vain kaksi luotainta on vieraillut Merkuriuksen lähellä ja planeetta onkin aurinkokunnan vähiten tunnettu kiviplaneetta.
BepiColombo-luotainpari kiertää Merkuriusta vähintään vuoden ajan tutkien Merkuriuksen rakennetta, geologiaa ja koostumusta, magneettikentän alkuperää ja lähiavaruutta. Merkurius tarjoaa myös tilaisuuden testata Einsteinin suhteellisuusteoriaa ja saada uutta tietoa aurinkokunnan synnystä ja kehityksestä, ja planeetoista, jotka kiertävät lähellä tähteään.
Kumppanukset Bepi ja MMO
Merkuriusta lähdetään nyt ensimmäistä kertaa tutkimaan kahden luotaimen voimin. BepiColombo koostuu eurooppalaisten pääosin Merkuriusta planeettana tutkivasta Mercury Planetary Orbiter "Bepistä" ja japanilaisten magnetosfääriä tutkivasta Mercury Magnetospheric Orbiter MMO:sta.
Bepissä on 11 tieteellistä instrumenttia ja MMO:ssa viisi. Euroopan avaruusjärjestö on vastuussa myös BepiColombon kuljetusmoduulista, joka vie Bepin ja MMO:n Merkuriukseen ja tukee luotaimia matkan aikana.
Sekä Bepi että MMO kiertävät Merkuriusta soikeilla radoilla napojen ympäri. Molemmat käyvät lähimmillään vain noin 400 kilometrin päässä Merkuriuksesta. Bepi pysyttelee suhteellisen lähellä planeettaa, mutta MMO:n rata ulottuu yli 11 000 kilometrin päähän Merkuriuksesta, missä luotain havaitsee myös aurinkotuulta.
Bepi- ja MMO-luotaimet kiertävät yhdessä Merkuriusta vähintään vuoden ajan (kuva: ESA).
Turkulaista huipputekniikkaa ja tiedettä
Bepicolombo on erittäin kunnianhimoinen missio ja suomalaisittain varsin kiinnostava. Suomalaiset tutkijat ovat olleet mukana BepiColombo-missiossa heti alusta alkaen. Lukuisat tutkijat ja insinöörit ovat työskennelleet varsinkin Bepi-luotaimen SIXS- ja MIXS-instrumenttien parissa, jotka tekevät tiivistä yhteistyötä Merkuriuksen kiertoradalle päästyään. SIXS on lähes kokonaan kotimaista työtä ja suomalaiset ovat osallistuneet myös MIXS röntgenkameroiden tekemiseen.
Turun yliopiston avaruustutkimuslaboratorion johtaja, professori Rami Vainio on ollut mukana hankkeessa jo toistakymmentä vuotta. Vainio on johtanut SIXS-instrumentin hiukkasilmaisimen kehittämistä.
– SIXS-instrumentin päätehtävänä on mitata Auringosta peräisin olevaa röntgen- ja hiukkassäteilyä, joka iskeytyy Merkuriuksen pintaan tuottaen röntgenalueen emissiota, jonka MIXS-instrumentti mittaa. Planeetan lähettämässä röntgensäteilyssä on pinnan fysikaalisen ja kemiallisen koostumuksen sormenjälki. MIXSin ja SIXSin mittauksia vertaamalla voidaankin päätellä planeetan pintakoostumus ennennäkemättömällä tarkkuudella, Vainio kertoo.
Paitsi planeettatiedettä, SIXS-instrumentilla voidaan tutkia auringonpurkausten tuottamaa hiukkas- ja röntgensäteilyä Merkuriuksella.
– Koska planeetta kiertää Aurinkoa lähimmillään vain kolmasosamatkan päässä Maahan verrattuna, tehdyt havainnot ovat huomattavasti tarkempia kuin Maan lähiavaruudessa tehdyt havainnot. Yhdessä muiden aurinkoluotainten kanssa Bepi ja MMO tuovat paljon lisätietoa auringon säteilyprosesseista ja tähtemme aktiivisuudesta.
Pitkä matka Merkuriukseen
BepiColombo laukaistaan suunnitelmien mukaan loka-marraskuussa Ariane 5 -kantoraketilla. BepiColombo kiertää sisemmässä aurinkokunnassa lähes seitsemän vuotta ennen kuin Merkurius saa kaapattua sen pysyvälle kiertoradalleen joulukuussa 2025.
Auringon läheisyys tuo merkittäviä teknologisia haasteita ja BepiColomboa varten on kehitetty aivan uudenlaista tehokasta sähköistä voimanlähdettä saamaan aikaan tuhansia tunteja työntövoimaa. Lisäksi lukuisat ohilennot Maan, Venuksen ja Merkuriuksen ohitse auttavat saattamaan BepiColomboa Merkuriuksen kiertoradalle.
Pitkän matkan aikana BepiColombon lukuisat mittalaitteet eivät ole toimettomina. Mittalaitteita pyritään pitämään päällä aina kuin vain mahdollista. Varsinkin Venuksen ja Merkuriuksen ohilentojen aikana tehdään tärkeitä tiedemittauksia.
Helsingin yliopisto on päävastuussa Suomen osuudesta ESA:n BepiColombo-missiossa. SIXS-instrumentin päätutkija on dosentti Juhani Huovelin. Professori Karri Muinonen on brittiläisen MIXS-instrumentin toinen päätutkija, ja professori Rami Vainio vastaa SIXS:in hiukkasilmaisimesta. Suomen BepiColombo-tiederyhmässä on kaikkiaan toistakymmentä tutkijaa.
Lisätietoa:
Teksti: Emilia Kilpua, Juhani Huovelin, Minna Meriläinen-Tenhu, Heikki Kettunen