Kansainvälisen tiimin kehittämä ja Arizonan yliopiston koordinoima laite on valmis historiallisen projektin käynnistämiseen.
Pandora-satelliitti, innovatiivinen tarkka teleskooppi eksoplaneettojen tutkimiseen, odottaa tehtävänsä alkua lopullisten testien päätyttyä. SpaceX Falcon 9 -raketilla pian laukaistava avaruusalus on tarkoitettu vähintään 20 planeetan ilmakehän koostumuksen yksityiskohtaiseen analysointiin aurinkokuntamme ulkopuolella.
Kuten Daniel Appai, Arizonan yliopiston johtava tutkija, selitti, tämä operaatio voi potentiaalisesti muuttaa nykyistä tietoa planeettojen ilmakehistä ja laajentaa merkittävästi mahdollisuuksia löytää asuttavia maailmoja.
Satelliitti on asennettu kantorakettiin laukaisualustalla 4E Vandenbergin lentotukikohdassa Kaliforniassa. Laukaisuaika on sunnuntaina 11. tammikuuta klo 6.19 aamulla Arizonan aikaa (klo 8.19 aamulla itärannikon aikaa). Laukaisu lähetetään suorana SpaceX:n virallisella kanavalla.
Viimeisessä kuvassa näkyy Pandora-satelliitti, joka on koottu kokonaan Blue Canyon Technologies -yhtiössä Coloradossa suoritettujen onnistuneiden testien jälkeen. Kuvassa näkyy satelliitin monimutkainen rakenne: tähtien seurantalaitteet keskellä, valkoiset lämpöeristepeitteet, teleskooppinen osa ja aurinkopaneelit laukaisualustalla.
Missions innovatiiviset yksityiskohdat
Pandora-projekti on ainutlaatuinen, koska se on ensimmäinen avaruusteleskooppi, joka on tarkoitettu monivärisiin havaintoihin tähtien valosta, joka kulkee eksoplaneettojen ilmakehän läpi. Satelliitin päälaite koostuu teleskoopista, jonka peilin halkaisija on 45 cm, ja tieteellisestä järjestelmästä, joka pystyy rekisteröimään sekä kaukaisten tähtien valospektrit että niiden kirkkauden pienet vaihtelut – perustiedot planeettojen ilmakehän koostumuksen karakterisoimiseksi.
Apain mukaan tämä helpottaa sekä aiempien missioiden – kuten NASA:n Kepler-teleskoopin – että nykyisten operaatioiden, erityisesti James Webb -avaruusteleskoopin, tietojen tulkintaa.
Pandoran ainutlaatuinen tekninen merkitys on myös sen panoksessa tiedeyhteisölle. Kuten Arizonan yliopistossa on kuvattu yksityiskohtaisesti, valospektrit toimivat ”signaaleina”, jotka paljastavat tietoa sekä tähtien että niiden ympärillä kiertävien planeettojen kemiallisesta koostumuksesta.
Lisäksi poikkeuksellisen tarkka kirkkauden heikkenemisen määrittäminen antaa tutkijoille mahdollisuuden seurata planeetan liikettä tähden suhteen teleskoopin näkökulmasta. Tämä lähestymistapa, joka tunnetaan nimellä transit-menetelmä, on välttämätön erittäin kaukaisten kohteiden havaitsemiseksi.
Pandora-ohjelman kehittäminen on osa NASA:n Pioneers of Astrophysics -ohjelmaa, jonka puitteissa se valittiin ensimmäiseksi aloitteeksi vuonna 2021. Arizonan yliopiston Apain mukaan nämä tehtävät ovat luonteeltaan ”nopeatempoisia ja kykeneviä vastaamaan uusiin ja monimutkaisiin tieteellisiin kysymyksiin”.
Pandora-missio erottuu myös kyvystään edistää nuorten ammattilaisten johtajuusominaisuuksia: yli 50 % johtotehtävissä on uransa alkuvaiheessa olevia tutkijoita ja insinöörejä, mikä luo ainutlaatuisen ympäristön johtajien kouluttamiseen avaruusalalla.
Laukaisun jälkeen operatiivinen hallinta tapahtuu Arizonan avaruusinstituutin monitoimisen operaatiokeskuksen (MMOC) tiloissa, jotka sijaitsevat pääkampuksen huippututkimusrakennuksessa. MMOC, joka toimii NASA:n kanssa tehdyn sopimuksen nojalla, vastaa avaruusaluksen seurannasta maasta käsin, satelliiteista lähetettävän telemetrian hallinnasta ja Pandoran yleisen tilan tarkistamisesta koko tehtävän ajan.
Arizonan avaruusinstituutin johtajan Erica Hamdenin mukaan ”tämä on ensimmäinen kerta, kun orbitaalinen astrofysiikan missio ohjataan yliopistomme uudesta lennonohjauskeskuksesta”. Hän korosti aiempien operaatioiden, kuten Mars-aluksen Phoenixin laskeutumisen ja asteroidi OSIRIS-REx:n näytteiden toimittamisen, menestystä, joita molempia ohjattiin tästä keskuksesta.
Pandora-satelliitin käyttöönottoprosessi on tarkoitus saada päätökseen kuukauden kuluttua sen saapumisesta matalalle maankiertoradalle. Sen jälkeen alkaa vuoden kestävä pääasiallinen tieteellinen tehtävä. Tänä aikana satelliitti tarkkailee kutakin 20 kohdeplaneettajärjestelmää ja niiden vastaavia tähtiä 24 tunnin jaksoissa, ennen kuin se siirtyy seuraavaan järjestelmään ja toistaa prosessin, kunnes jokaisesta järjestelmästä on tehty 10 havaintoa. Kaikki kerätyt tiedot julkaistaan.
Yksi Pandoran erityispiirteistä on sen kyky toimia perustana James Webb -avaruusteleskoopin ja tulevien planeettojen elinkelpoisuutta etsivien tehtävien avulla saatujen tietojen tulkinnalle.
”Yhdistämällä Pandoran havainnot James Webbin tietoihin saamme paremman käsityksen näiden eksoplaneettojen ilmakehistä”, Apai sanoi. Tutkija korosti, että päätehtävänä ei ole elämän etsiminen, vaan ilmakehän komponenttien, kuten vesihöyryn, analysointi ja ennen kaikkea tähtien ominaisuuksien tutkiminen.
Planeettojen etsiminen aurinkokuntamme ulkopuolelta on suhteellisen uusi tieteenala. Arizonan yliopiston mukaan vuoteen 1992 asti ei ollut mitään todisteita eksoplaneettojen olemassaolosta. Siitä lähtien teknologiset saavutukset ja Kepler-kaltaiset avaruuslennot ovat johtaneet yli 6000 eksoplaneetan löytämiseen Linnunradalla. Mahdollisten asuttavien maailmojen löytämisen mahdollisuus on herättänyt sekä tutkijoiden että suuren yleisön kiinnostuksen.
Ilmakehän tutkiminen on keskeistä näissä tutkimuksissa. Asiantuntijat etsivät ”tiettyjä merkkejä”, kuten Arizonan yliopisto kertoo, esimerkiksi happea tai vettä vastaavia kemiallisia signaaleja.
Tutkimus- ja kumppanuusasioista vastaavan varapuheenjohtajan Thomas Diaz de la Rubian mukaan ”Pandoran laukaisun myötä astumme uuteen avaruustutkimuksen aikakauteen: aikakauden, jossa voimme ensimmäistä kertaa tarkkailla kaukaisten maailmojen ilmakehiä yksityiskohtaisesti ja laajentaa ihmiskunnan ymmärrystä siitä, mitä oman taivaamme ulkopuolella on”. Diaz de la Rubia lisäsi, että Pandoran kaltaiset ohjelmat heijastavat yliopiston sitoutumista havainnoivan tähtitieteen ja yleisen edun edistämiseen.
Satojen valovuosien päässä olevien planeettojen tutkiminen on vakava tekninen ongelma, koska näitä kappaleita ei voida tarkkailla suoraan, koska ne ovat liian kylmiä tai himmeitä nykyaikaisille instrumenteille.
Siksi transit-menetelmä, joka mittaa tähden kirkkauden heikkenemistä planeetan ohittaessa sen, on tullut hallitsevaksi epäsuoraksi lähestymistavaksi. Tämän tekniikan jatkokehitys on johtanut siihen, että Apain ryhmän kaltaiset ryhmät ovat ottaneet käyttöön spektroskopian analysoidakseen tähtien valoa, joka kulkee planeettojen ilmakehän läpi, ja etsiäkseen siten jälkiä kemiallisista alkuaineista ja molekyyleistä.
Tällä menetelmällä on kuitenkin merkittäviä rajoituksia. Tähdet , kuten Apai Arizonan yliopistosta selitti, ”eivät ole oppikirjoissa kuvattuja ihanteellisia, homogeenisia kohteita”: niiden pinnat ovat epätasaisia, ne ovat täynnä auringonpilkkuja ja niillä on pilvinen ilmakehä, mikä voi muuttaa mittaustuloksia radikaalisti. Jos planeetta valaistaan kirkkaammalla tai hajanaisemmalla alueella tähdestä, ”valaistuksen mittaukset ovat erilaiset, ja mitä tahansa voi tapahtua”.
”Pandora on ensimmäinen tehtävä, joka on todella tarkoitettu tähtien ja niiden planeettojen yhteiseen tutkimiseen”, sanoi Apai ja väitti, että nyt hänen tiimillään on ”paljon paremmat mahdollisuudet erottaa tähden vaikutus planeetan vaikutuksesta”.
Pandora-teleskoopin varustamismenettely sisältää jokaisen kohteen havainnoinnin kontrolloiduissa olosuhteissa, mikä antaa tutkijoille mahdollisuuden eristää sumun, pilvien ja veden vaikutus spektrianalyysiin. Tämä parantaa tietojen luotettavuutta, erityisesti kun käsitellään järjestelmiä, jotka sisältävät monimutkaisia ominaisuuksia omaavia tähtiä.
Arizonan yliopisto uskoo, että Pandora-missio aloittaa uuden vaiheen yliopiston astrofysiikan tutkimuksessa toteuttamalla erittäin tehokkaita tieteellisiä kiertoratamissioita.
