Juice-luotain lähti tutkimaan elämän edellytyksiä Jupiterin kuissa – mukana myös suomalaista tutkimuslaitetekniikkaa

Jupiter Icy Moons Explorerin eli Juice-luotaimen tutkimuskohteena ovat Galilein kuiksi kutsutut Jupiterin suurimmat kuut Io, Europa, Ganymedes ja Kallisto.

Luotain selvittää elämän edellytyksiä erityisesti Europa-, Ganymedes- ja Kallisto-kuissa, joiden jäisen kuoren alla uskotaan olevan valtameria. Näihin vedestä muodostuneisiin valtameriin on liuennut mineraaleja kuiden kiinteistä sisäosista. Vuorovesivoimien antama lämpöenergia ja mineraalinen virtaava vesi tekevätkin kuista otolliset ympäristöt mahdolliselle Maan kaltaiselle elämälle aurinkokunnassamme.

PEP-hiukkasmittalaite poimii kuista pakenevia hiukkasia

Juice-luotain on yksi ESA:n kalleimmista ja suurimmista avaruusluotainhankkeista. Suomalaistutkijat Aalto-yliopistossa ja Ilmatieteen laitoksella ovat olleet mukana rakentamassa PEP-mittalaitetta, joka tutkii kuiden pinnoista irtoavia sekä niihin iskeytyviä hiukkasia.

Kuihin iskeytyvät hiukkaset möyhentävät niiden jäistä pintaa irrottaen siitä pintamateriaalia. PEP mittaa hiukkassuihkujen irrottamaa materiaalia ja antaa näin arvokasta lisätietoa kuiden mineraaleista.

Hiukkassuihkut tekevät kuiden pinnasta epäotollisen elämälle. Sen sijaan kuiden sisällä oletettavasti kymmenien kilometrien paksuinen jääkerros ja valtameri tarjoavat suojaa mahdolliselle elämälle. Myös Juice-luotain ja sen mittalaitteet ovat tarvinneet vahvan metallisuojauksen Jupiteria kiertäviltä erittäin nopeilta hiukkasilta.

Mittalaitteita testataan matkan aikana

Luotaimen 12 mittalaitetta antavat vuodesta 2031 alkaen ainutlaatuista tietoa Jupiterista ja sen lähiympäristöstä, josta on tällä hetkellä löydetty lähes sata kuuta.

”Mittalaiteryhmämme ei kuitenkaan ole toimettomana ennen kesällä 2031 tapahtuvaa Jupiteriin saapumista”, toteaa Aalto-yliopiston avaruustieteen ja -tekniikan professori Esa Kallio, joka vastaa Suomen työosuuden valmistumisesta ESA:lle.

Juice tekee kahdeksan vuoden matkansa aikana kolme Maan ohilentoa ja yhden Venuksen ohilennon, jota antavat hyvät mahdollisuudet mittalaitteiden testaamiseen.

”Olemme myös suunnitelleet aurinkotuulimittauksia, sekä yhteismittauksia muiden aurinkokuntaa tutkivien luotainten kanssa, kuten ESA:n Aurinkoa tutkivan Solar Orbiter -luotaimen kanssa”, kertoo Kallio PEP-ryhmän tulevien vuosien tutkimustoiminnasta.

Kun yksi sekunti ratkaisee

Juice oli määrä laukaista matkaan Ranskan Guayanan avaruuskeskuksesta Kourousta torstaina 13. huhtikuuta. Mutta siinä missä matka Jupiteriin vie vuosikausia, luotaimen matkaanlähtö on puolestaan sekuntipeliä: laukaisun aikaikkuna on vuorokaudessa vain yhden sekunnin mittainen.

Luotainta kuljettavan Ariane 5 -kantoraketin on lähdettävä matkaan tarkalleen tietyllä sekunnilla, koska juuri tuolla hetkellä Juicen on mahdollista saada tarvitsemaansa lisävauhtia Maan kiertoliikkeeseen nähden oikeassa linjassa olevilta planeetoilta.

Torstaina epäsuosiolliseksi osoittautunut sää esti tuon aikaikkunan hyödyntämisen, joten matkaanlähtöä yritettiin uudelleen perjantaina 14. huhtikuuta. Sää suosi laukaisua perjantaina, ja Juice lähti matkaan kello 15.14 Suomen aikaa. Uusille yrityksille olisi ollut joitain mahdollisuuksia vielä huhtikuussa. Huhtikuun jälkeen seuraava otollinen laukaisuperiodi olisi ollut elokuussa.

Luotain tekee 12 Ganymedesin ohilentoa

Juicen päätutkimuskohde pitkällä matkallaan on aurinkokuntamme suurin kuu, Ganymedes. Se on poikkeuksellinen kuu jo kokonsa vuoksi, sillä se on jopa Merkurius-planeettaa suurempi. Myös Ganymedesillä on jäinen pinta, jonka alla on oletettavasti valtameri. Lisäksi se on ainoa kuu, jolla on oma sisäinen magneettikenttä.

Luotain tekee kaikkiaan 12 Ganymedesin ohilentoa, joiden jälkeen se alkaa kiertää Ganymedesta. Tämä on ensimmäinen kerta, kun yksikään luotain kiertää jotain muuta kuuta kuin omaa kuutamme.

Juice-luotaimen arvokas tutkimusmatka päättyy vuonna 2035, jolloin se lopulta iskeytyy Ganymedesin pintaan.

Particle Environment Package -mittalaite

• Suomen PEP-mittalaiterakentaminen on Aalto-yliopiston ja Ilmatieteen laitoksen yhteistyöhanke.
• Laitteen suunnittelu aloitettiin 15 vuotta sitten ja se hyväksyttiin mukaan Juice-luotaimeen kymmenen vuotta sitten helmikuussa 2013.
• Suomen vastuulla oli PEP:in neljän eurooppalaisen mittalaitteen päätietokone ja siinä oleva tietokoneohjelmisto.
• Työ sai rahoitusta Euroopan avaruusjärjestö ESA:lta.
• PEP-mittalaitteen rakentamiseen osallistui yli 15 Euroopan maata, Yhdysvallat ja Japani.

Lisätietoa PEP:istä: https://space.aalto.fi/research_juice.html

Videoanimaatio Juice-luotaimen Ganymedes-kuun ohilennosta ladattavissa Aallon materiaalipankista: https://materialbank.aalto.fi/l/GNVjXJ2qWXHg Video: Aalto-yliopisto / Space Walk VR

Kuvat ja videon on tehty Aalto-yliopiston Space Walk -virtuaalitodellisuusohjelmalla, jonka VR-version voi ladata App Labista ja jonka Windows-version voi ladata sivulta https://space.aalto.fi/software/

Lisätiedot:

Aalto-yliopisto:

Esa Kallio, professori

[email protected]

Ilmatieteen laitos:

Maria Genzer, planeetta- ja avaruusteknologiatutkimuksen ryhmäpäällikkö

[email protected]

Ari-Matti Harri, tutkimusprofessori

[email protected]