VTT:n tutkijat ovat onnistuneet parantamaan Marsissa kerätyn mittausdatan tarkkuutta hyödyntämällä matematiikkaa. Suhteellisen kosteuden mittaustarkkuus ylitti merkittävästi Mars-mission vaatimukset. Parempaan mittaustarkkuuteen päästiin käyttämällä VTT:n virhekompensaatiomallia. Mittaustarkkuuteen liittyvän epävarmuuden merkittävä pienentyminen tarkoittaa, että planeettatieteilijät ja muut tutkijat ympäri maailman voivat nyt hyödyntää tätä mittausdataa tutkiessaan Marsin ilmakehää, veden kiertokulkua tai planeetan historiallista asuinkelpoisuutta.
Kuva:NASA/JPL-Caltech
Nasan Perseverance-mönkijä on kerännyt dataa jo yli vuoden, lähes siitä asti, kun se laskeutui Marsiin helmikuussa 2021. Mönkijän keräämä data voi tulevaisuudessa auttaa vastaamaan keskeisiin kysymyksiin koskien Marsia sekä auttaa meitä ymmärtämään paremmin myös kotiplaneettaamme ja sen ilmakehää. Mönkijään on kiinnitetty edistyksellistä teknologiaa sisältävä sääasema, johon kuuluvat myös Ilmatieteen laitoksensuunnittelemat ja valmistamat kaasukehän suhteellisen kosteuden ja paineen mittalaitteet jotka perustuvat Vaisalan anturiteknologiaan. Sääaseman laitteet toimittavat ympäri vuorokauden dataa myös Marsin lämpötilasta, tuulen nopeudesta ja suunnasta, sekä pölyhiukkasten koosta ja määrästä.
Kuva:NASA/JPL-Caltech
Teknologiaa, joka kestää rajun laskeutumisen Marsin pinnalle, ja joka on vielä senkin jälkeen luotettavaa Marsin äärimmäisissä olosuhteissa, on vaikeaa suunnitella. Oman haasteensa tutkijoille luo onnistuneiden mittauksien lisäksi vielä kerätyn datan tarkkuuden arviointi.
Suomen kansallisen metrologiainstituutin, VTT MIKESin, tiimi on tehnyt yhteistyötä Ilmatieteen laitoksen kanssa varmistaakseen parhaan mahdollisen datan tutkijoiden käyttöön. Tutkijat ovat yhdessä pyrkineet arvioimaan ja vähentämään mittausepävarmuutta.
”Kun tiedämme, että hallussamme oleva data on tarkkaa ja luotettavaa, on se silloin myös hyödyllistä. Mikäli emme tiedä, kuinka tarkkaa data on, emme voi vetää sen perusteella mitään johtopäätöksiä. Tämä pätee sekä jokapäiväisissä mittauksissa että niissä, joita tehdään Marsissa”, selittää Richard Högström, VTT MIKESin tutkimustiimin johtaja.
Ilmatieteen laitoksen tutkijat ovat tutkineet Marsin ilmakehää jo vuosikymmeniä, ja laitos on ollut mukana useissa Mars-missioissa. Perseverancen sääaseman myötä tietoa kerätään nyt kuitenkin enemmän kuin koskaan aikaisemmin. Sääaseman keräämä tieto on avoimen tietokannan kautta tutkijoiden ja kaikkien kiinnostuneiden saatavilla ympäri maailman.
”Haluamme tulevaisuudessa pystyä ennustamaan Marsin säätä, mutta se ei ole helppo tehtävä. Meidän on pystyttävä yhdistämään dataa eri lähteistä ja vertailemaan sitä myös Maasta kerättyyn tietoon. Datan luotettavuus on äärimmäisen tärkeää. Kun otimme yhteyttä VTT:hen, tavoitteena oli vain arvioida epävarmuustasoja, mutta arvioinnin lisäksi he pystyivätkin myös pienentämään huomattavasti datan epävarmuutta. Tämä on ollut merkittävä saavutus,” kommentoi Maria Hieta, tutkimusinsinööri Ilmatieteen laitokselta.
VTT MIKESin tutkijat hyödynsivät laajasti kokeellista dataa sekä uusia data-analyysiteknikoita mittausepävarmuuden määrittämiseksi ja jäljitettävyysketjun luomiseksi kansainväliseen SI-mittayksikköjärjestelmään. Vaikka VTT:llä on vuosikymmenten kokemus kosteusolosuhteita mittaavista laitteista, Marsista kerätyn datan analysointi osoittautui ennennäkemättömän haasteelliseksi.
”Olosuhteet, kuten lämpötila ja paine, ovat Marsissa erittäin vaativat. Epävarmuustasoja voitiin kuitenkin huomattavasti pienentää tarkastelemalla ristikkäisherkkyyden lähteitä, luomalla kompensaatiomalli, hyödyntämällä kaasuseoksien teoreettisia yhtälöitä, sekä lisäksi soveltamalla anturien dynaamista analyysia. Ehkä jonakin päivänä tämä data auttaa meitä valmistautumaan Marsin siirtokunnan rakentamiseen”, sanoo Shahin Tabandeh, VTT MIKESin termisiin mittauksiin perehtynyt erikoistutkija.
Tutustu mittausdataan
PDS (Planetary Data System): The Planetary Atmospheres Node
Lisätiedot
