Galileo (luotain)

Wikipedia
Loikkaa: valikkoon, hakuun
Tämä artikkeli käsittelee avaruusluotainta. Galileo on myös EU:n suunnittelema satelliittipaikannusjärjestelmä.
Galileo
Galileo Nasan puhdastilassa
Galileo Nasan puhdastilassa
Organisaatio: NASA
Kohde: Jupiter ja sen kuut
Laukaisu: 18. lokakuuta 1989
Kohteessa: 7. joulukuuta 1995
Tehtävän kesto: 21. syyskuuta 2003 asti
Massa: 2 223 kg
Aiheesta muualla
Virallinen sivusto

Galileo oli NASAn suunnittelema avaruusluotain, joka lähetettiin tutkimaan Jupiteria ja sen suurimpia kuita. Se lähetettiin matkaan 18. lokakuuta 1989, ja saapui kohteeseensa 7. joulukuuta 1995. Nimi luotaimelle tuli Jupiterin neljän suurimman kuun löytäneestä italialaisesta tutkija Galileo Galileista. Luotain ohjattiin 21. syyskuuta 2003 tuhoutumaan Jupiterin kaasukehään 48 km/s nopeudella, että vältettäisiin Jupiterin kiertolaisten mahdollinen tartuttaminen Maan bakteereilla.

Luotain[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Galileo koostui kahdesta erillisestä osasta. Luotain oli 339 kilogramman painoinen kapseli, jonka tehtävänä oli tutkia Jupiterin kaasukehää. Tämä osa kuljetettiin Jupiteriin Orbiterin pyörimättömässä osassa, josta se myös suunnattiin, sillä luotaimessa ei ollut moottoreita. Galileo aiottiin alun perin laukaista sukkulan avaruuteen kuljettamalla järeällä Atlas/Centaur-raketilla, joka olisi kyennyt antamaan riittävän nopeuden suoraan matkaan Jupiteriin. Koska Challengerin onnettomuuden jälkeen sukkulat asetettiin lentokieltoon ja Centaur-vaiheen sukkulaan ottaminen kiellettiin, Galileo lähti matkalleen yli kolme vuotta myöhässä. Perille Galileo saapui vielä enemmän myöhässä, Venuksen kautta tehdyn vauhdinhakumatkansa vuoksi. Vauhtia luotain otti myös Maan läheltä. Koska luotain joutui kulkemaan asteroidivyöhykkeen halki päästäkseen Jupiterin systeemin luokse, NASA:ssa päätettiin että se tutkisi myös asteroidivyöhykkeen pikkuplaneettoja eli päävyöhykkeen asteroideja. Galileo lensikin matkallansa kahden päävyöhykkeen asteroidin ohi. Se ohitti 951 Gaspran 29. lokakuuta 1991 ja 243 Idan 28. elokuuta 1993. Luotaimen kuvista löytyi myös Idan Dactyl-kuu vuonna 1994. Galileo oli ensimmäinen pikkuplaneetan ohilennon tehnyt luotain.[1][2]

Galileo ohittaa Jupiterin Io-kuun.

Luotaimen myöhästyminen johtui pääosin siitä, että suurin osa siitä piti suunnitella uudestaan, jotta se kestäisi Auringon lämmön vauhdinhakumatkallaan. Kun Galileon 4,8-metristä suurtehoantennia yritettiin avata, se ei avautunutkaan täysin, joten sen sijaan jouduttiin tyytymään matalatehoantenneihin. Luotaimen ensimmäisellä kierroksella Jupiterin ympäri tutkijat kehittivät sen pakkausmenetelmiä ja muita viestintäteknisiä asioita sekä päivittivät ohjelmistot. Näiden parannusten jälkeen, jotka nostivat lähetysnopeuden kymmenkertaiseksi, kuvista saatiin talteen 75%, ja arviolta 70% Galileon tieteellisistä tehtävistä saatiin toteutettua.

Galileon iskeytyjä laskeutuu Jupiterin pilvien sekaan.

Galileon emoaluksen eli Orbiterin korkeus oli 5,4 metriä (laskeutumisalus mukaan luettuna) ja leveys 4,8 metriä sekä massa luotaimen laukaisussa 2 223 kilogrammaa. Polttoainetta kokonaismassasta oli 925 kilogrammaa, ja aluksen (laskeutumisosan laitteineen) kuudentoista tutkimuslaitteen kokonaismassa oli 118 kilogrammaa.

Tutkimuslaitteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Tutkimuslaitteiden tuottama data tallennettiin nauhurilla, jonka nauhalta se sitten lähetettiin Maahan. Orbiterin tasapainotukseen oli kaksi eri tapaa, joista toinen oli pyöriminen. Orbiter rakentui pyörimättömästä ja pyörivästä osasta; se oli ensimmäinen tällaista yhdistelmätekniikkaa käyttänyt avaruusalus. Orbiterin suuntauslaitteet olivat pyörimättömässä osassa kuten myös moottorit, voimalayksikkö sekä suurin osa tietokoneista ja hallintaelektroniikasta. Magnetometriset anturit olivat 11-metrisen puomin päässä, jotta Orbiterin elektroniikka ei olisi vaikuttanut niihin. Ne tutkimuslaitteet, joiden tuli pysyä vakaina, sijaitsivat pyörimättömässä osassa. Luotaimen kameran CCD-kenno oli paljon tehokkaampi kuin yhdessäkään aikaisemmassa aluksessa. Aluksessa oli yksi neljänsadan newtonin ja kaksitoista kymmenen newtonin moottoria.

Koska radiosignaalin matka Maasta Jupiteriin ja takaisin kestää yli tunnin, Galileon tietokoneet toimivat aluksen muistiin tallennettujen ohjeiden perusteella. Ohjeiden muistissaoloaika vaihteli niiden kiireellisyyden ja myös ajanjakson mukaan. Aluksen lento-ohjelmisto osasi suojella Galileota ulkoisilta vaaratekijöiltä ja tietokoneongelmilta asettamalla aluksen järjestelmät turvalliselle tasolle. Tehtävän alussa Galileon kaksi isotooppiparistoa tuottivat 570 watin sähkötehon, mutta tehtävän loputtua enää 485 watin. Laskeutumisosa koostui jarrukilvestä, jonka tehtävänä oli hidastaa ja suojata alusta, sekä laskeutumismoduulista, jossa oli tutkimuslaitteet ja laskuvarjo. Maassa Galileota seurattiin Deep Space Networkin avulla, ja saadut tiedot lähetettiin Jet Propulsion Laboratoryyn, joka vastasi muun muassa Galileon lennosta. Galileo-luotain ohjattiin vuonna 2003 Jupiterin kaasukehään, mihin se tuhoutui.

Toukokuussa 2011 ilmoitettiin Galileo-luotaimen lähettämän datan uudelleenanalysoinnin osoittavan Jupiterin Io-kuun pinnan alla olevan magmameren.[3][4]

Galileon laskeutumiskapselin syöksy Jupiterin kaasukehään[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Galileo-luotaimen Jupiterin ilmakehään syöksynyt laskeutumisosa, joka mittasi jonkin matkaa Jupiterin kaasukehän ominaisuuksia.

Galileo-luotaimen mukana oli laskeutumiskapseli, jonka oli tarkoitus tehdä mittauksia Jupiterin kaasukehästä. Galileon 339 kg painava, 1,3 metrin läpimittainen suurta kulhoa muistuttava musta laskeutumiskapseli irtosi kiertolaisaluksesta heinäkuussa 1995, viisi kuukauttta ennen törmäämistään Jupiteriin. Kapseli saapui Jupiterin kaasukehään huikealla 47 kilometrin sekuntinopeudella eli 170 000 km/h ilman minkäänlaista jarrutusta. Se hehkui kuin meteori syöksyessään tihenevään kaasukehään. Koskaan ei oltu saavuttu minkään taivaankappaleen kaasukehään niin nopeasti. Kapselin lämpökilpi höyrystyi hieman alle pari minuuttia törmäyksen aiheuttamasta kitkasta. 152 kg:n painoinen lämpökilpi jonka oli melkein puolet luotaimen massasta, menetti painostaan 80 kg. Tämän jälkeen kapseli lensi alle äänen nopeudella syöksyen syvemmälle Jupiterin kaasukehään. Noin 0,08 bariin paineessa -160 C:ssa 50 km 1 barin pinnan yllä avautui apuvarjo. 2 km alempana aukesi päävarjo.

Galileon laskeutumisosa Nasan puhdastilassa.

Pian kapseli leijui 2,5 metrin läpimittaisella laskuvarjolla, ja pudotti lämpökilpensä 5 km apuvarjon avautumista syvemmällä. Niinpä pyöreä mittalaiteosa leijui alaspäin laskuvarjon varassa.

Kapseli alkoi lähettää tietoja Jupiterin ilmakehän valoisuudesta, paineesta, lämpötilasta, salamoinnista, tuulista. Ensimmäinen painetieto tuli korkeudelta, jossa oli 0,35 ilmakehän paine.[5] Alussa valoisuus vaihteli huomattavasti, kun kapseli liikkui osittain pilvisen taivaan alueella.

Noin 30 km:n syvyyteen tästä pudottuaan valoisuus heikkeni. Galileon laskeutumiskapselissa oli valoisuuden mittari, ei varsinaista kameraa. Sillä oli tarkoitus mitata Jupiterin pilvien alkukohta. Paine oli siellä 0,6 bar ja tällä korkeudella arvioiden mukaan kumpupilvimäisiä ammoniakkipilviä. Noin 40 km ylimpien cirruspilvien alla 1 barin painepinnalla lämpötila oli -107 astetta. Kapseli oli toiminut 88 minuuttia tähän asti. Noin 130 km pilvien huipun alla oli 10 baria ja 63 astetta.

Lämpötila nousi odotettua nopeammin, ja kapselia heittelivät 700 km/h nopeudella puhaltavat tuulet, jotka olivat luultua voimakkaampia. Galileon laskeutumisalueella oli odotettua pilvettömämpää ja kuivempaa. Uskotaan laskeutumiskapselin osuneen Jupiterin kaasukehän epätyypilliselle alueelle, "kuumaan pisteeseen" joka muistuttaa joidenkin maan myrskyjen alasvirtausaluetta.[6] Jupiterin kaasukehä on laskujen mukaan 5-baarin tason alapuolella konvektiovirtausten takia hyvin sekoittunut. Galileo-luotaimen mukaan pitoisuudet vaihtelivat. 5 baarin pinnalla ammoniakki, rikkivety ja vesi olivat arvioitua harvinaisempia. Sen sijaan alempana 10 baarin pinnalla ammoniakkia ja rikkivetyä oli kolme kertaa laskettua enemmän.

Vesipitoisuus kasvoi jatkuvasti, ennen kuin yhteys luotaimeen katosi.[7] Luotain toimi ehkä 130 km:n matkan 23 ilmakehän paineeseen asti. Luotain leijui alas ensimmäisen pilvikerroksen pohjalle jatkaen alaspäin. Salamointia havaittiin olevan vain matkan päässä. Se ei havainnut ennustettuja vesipisarapilviä juuri ennen vaikenemistaan. Lämpötila oli siellä 152 °C. Luotain jatkoi matkaansa toimintakyvyttömänä pudoten 200 km pilvien huipun alle, missä oli 30 baria painetta ja 192 C. Sen jälkeen luotain vajosi yhä syvemmälle Jupiterin kuumaan, valtavan tiheään kaasukehään tuhoutuen asteittain korkeaan lämpöön ja paineeseen, ja saapuen Jupiterin nestemäisen vedyn vaippaan.

Lähteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  1. S-Type Asteroids, Ordinary Chondrites, and Space Weathering: The Evidence from Galileo's Fly-bys of Gaspra and Ida (englanniksi)
  2. Galileo's Encounter with 951 Gaspra: Overview (englanniksi)
  3. Galileo Data Reveal Magma Ocean Under Jupiter Moon NASA JPL 12.5.2011. Viitattu 15.5.2011.
  4. Io-kuulta löytyi pinnanalainen magmameri Tähdet ja avaruus 13.5.2011. Viitattu 15.2011.
  5. Probe mission succesful Lunar and Planetary Institute. Viitattu 29. kesäkuuta 2007. (englanniksi)
  6. Jupiter Cloud composition Encyclopædia Britannica. Viitattu 29. kesäkuuta 2007. (englanniksi)
  7. Pilvet joviaanisten planeettojen atmosfääreissä Viitattu 29. kesäkuuta 2007.

Aiheesta muualla[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]