Juice-luotain lähti tutkimaan elämän edellytyksiä Jupiterin kuissa – mukana myös suomalaista tutkimuslaitetekniikkaa
Euroopan avaruusjärjestö ESA:n ensimmäinen Jupiter-luotain on laukaistu matkaan. Matka Jupiteriin kestää noin kahdeksan vuotta.
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 valtameriä. Näihin vedestä muodostuneisiin valtameriin on liuennut mineraaleja kuiden kiinteistä sisäosista. Vuorovesivoimien antama lämpöenergia ja mineraalinen virtaava vesi ja 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.
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.
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 odotti torstaina 13. huhtikuuta tapahtuvaa laukaisuaan Ranskan Guayanan avaruuskeskuksessa Kouroussa. Mutta siinä missä matka Jupiteriin vie vuosikausia, luotaimen matkaanlähtö onkin sekuntipeliä: laukaisun aikaikkuna on vuorokaudessa vain yhden sekunnin mittainen. Sääolosuhteiden vuoksi laukaisu lykkääntyi vuorokaudella. Luotainta kuljettavan Ariane 5 -kantoraketti lähti matkaan 14. huhtikuuta Suomen aikaa tarkalleen kello 15.15.01, koska juuri tuolla hetkellä Juicen on mahdollista saada tarvitsemansa lisävauhtia Maan kiertoliikkeeseen nähden oikeassa linjassa olevilta planeetoilta.
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.
Taustaa
ESA:n perustamissopimuksen mukaan kaikkien jäsenmaiden odotetaan osallistuvan yhteiskehittämiseen (perustoiminnot ja tiedeohjelma; ns. pakolliset maksut) maan kansantalouden suhteellista osuutta (ns. BKT-kerroin) vastaavalla taloudellisella panostuksella (Art. XIII). Kerroin on Suomen osalta nyt 1,36 %. Lisäksi jäsenmaat vastaavat mukautetun BKT-kertoimen (Suomi 0,68 %) mukaisesti Guyanan avaruuskeskuksen osarahoituksesta.
Työ- ja elinkeinoministeriö vastaa perustoimintojen sekä tiedeohjelman ja Guyanan avaruuskeskuksen Suomen maksuosuuksista. Pakollisten ohjelmien osuus Suomen ESA-budjetista on vuonna 2023 n. 13 miljoonaa euroa ja tästä tiedeohjelman osuus on noin 8 miljoonaa euroa.
Juice-missiota kehittäessään ja toteuttaessaan ESA johtaa globaalia yhteistyötä, jossa mukana on 23 valtiota, 18 laitosta ja 83 yritystä. Suomalaisista esim. Ilmatieteen laitos ja Aalto-yliopisto ovat mukana Jupiterin jäisten kuiden kaasuhiukkasia mittaavissa laitteissa, joiden päävastuu on Ruotsin avaruusfysiikan laitoksella (Institutet för Rymdfysik, IRF). Lisäksi Juicen elektroninen ohjaus- ja signaalinkäsittely-yksikkö (Remote Interface Unit eli RIU) on valmistettu Tampereella entisessä Ruag Space Finland Oy:ssä (nykyisin Beyond Gravity).
Juicessa on kymmenen huippuluokan tutkimuslaitetta, yhdeksän eurooppalaisilta partnereilta ja yksi NASA:lta. Juicen tehtävänä on tehdä havaintoja itse jättiläisplaneetta Jupiterista (Aurinkokunnan suurin) ja sen kolmesta kuusta: Callisto, Europa ja Ganymede. Näiden suurten jäisten kuiden uskotaan kätkevän valtamerittäin nestemäistä vettä jäisten kuoriensa alle. Juice tutkii näitä maailmoja ja selvittää, onko näissä merissä koskaan ollut elämää.
Juicen on määrä saavuttaa Jupiter heinäkuussa 2031, jonka jälkeen se tekee useita Jupiterin kuiden ohilentoja, kunnes se saapuu Ganymeden kiertoradalle joulukuussa 2034. Jupiterin suurinta kuuta Ganymedeä kiertäessään Juicesta tulee ensimmäinen avaruusalus, joka on koskaan kiertänyt toista kuuta kuin omaamme.
