VTT:n kehittämä ASPECT-hyperspektrikamera on mukana Euroopan avaruusjärjestön ESA:n avaruusmissiossa, jossa testataan teknologiaa potentiaalisesti vaarallisen asteroidin kiertoradan muuttamiseksi. Helsingin yliopisto ja Aalto-yliopisto vastaavat datankäsittelystä, laitteiston testauksesta ja operaation tieteellisestä suunnittelusta. Kuva Space on suunnitellut hyperspektrikameran dataprosessointiyksikön ja laitteet, jotka ylläpitävät luotaimien elintoimintoja matkalla asteroideille.
“Hera-missio tulee tarjoamaan arvokasta tietoa niin planetaarisen puolustuksen kuin asteroidikaivostoiminnan seuraaviin kehitysvaiheisiin”, sanoo VTT:n johtava tutkija Antti Näsilä.
Teknologian tutkimuskeskus VTT, Aalto-yliopisto, Helsingin yliopisto ja Kuva Space ovat mukana Hera-avaruusmissiossa, joka lähti matkaan 7.10.2024 Floridasta, Yhdysvalloista. Hera-mission tavoitteena on tutkia Didymos-kaksoisasteroidia, johon Yhdysvaltain avaruusviraston NASA:n DART-luotain törmäytettiin syyskuussa 2022.
Didymos-kaksoisasteroidi koostuu vuoren kokoisesta Didymos-pääasteroidista (halkaisijaltaan noin 780 m) ja osapuilleen Gizan pyramidin kokoisesta Dimorphos-asteroidista (halkaisijaltaan noin 150 m), joka kiertää pääasteroidia kuun tapaan. DART-luotaimen törmäys toteutettiin pienempään Dimorphos-asteroidiin, ja nyt Hera-luotain lähtee tutkimaan törmäyksen vaikutuksia.
“Aivan kuin sodassakin, myös planetaarisessa puolustuksessa on äärimmäisen tärkeää tuntea vihollisensa”, kertoo ASPECT-hyperspektrikamerahankkeen johtava tieteellinen tutkija Tomas Kohout.
”Ennen kuin Maata uhkaavia asteroideja voidaan luotettavasti torjua, meidän on ymmärrettävä sekä miten asteroidit reagoivat törmäykseen että miten tehokkaasti niiden kiertorata muuttuu. Siksi haluamme tutkia asteroidin muotoa ja koostumusta, avaruusaluksen törmäyksen aiheuttamaa muutosta sen kiertorataan sekä törmäyksessä irronneen materiaalin määrää.”
Hera-missio koostuu Hera-pääsatelliitista sekä kahdesta sen kyydissä matkustavasta, noin kenkälaatikon kokoisesta pienemmästä luotaimesta, jotka pääsatelliitti vapauttaa perille päästyään. Kyseessä on ensimmäinen kerta, kun pieniä, verrattain edullisia luotaimia lähetetään toisen taivaankappaleen kiertoradalle. Näistä toisen kyydissä avaruuteen lähtee myös suomalaista hyperspektrikamerateknologiaa.
Hera-tehtävässä Milani on yksi kahdesta CubeSat-pienoissatelliitista, jotka lähetetään tutkimaan Didymoksen ja Dimorphoksen asteroidijärjestelmää. Kuva: Tyvak International
ASPECT-hyperspektrikamera paljastaa asteroidin mineraalien tarkan koostumuksen
VTT:n kehittämän ASPECT-hyperspektrikameran avulla päästään tutkimaan ja analysoimaan Dimorphos-asteroidin mineraalikoostumusta. DART-luotaimen törmäyksen aiheuttama kraatteri on paljastanut näkymän asteroidin sisempiin kerroksiin, joita nyt päästään tutkimaan. Hyperspektrikameran avulla saadaan selville, mistä mineraaleista asteroidi tarkalleen koostuu, ja voidaan verrata pinnan alta paljastuneiden kerrosten heijastusominaisuuksia asteroidin pinnan ominaisuuksiin.
“Pääsemme vertailemaan, miten miljoonien vuosien säteilyn ja avaruuspölyn armoilla oleminen vaikuttaa asteroidien pintarakenteeseen. Kun opimme avaruuden olosuhteiden vaikutuksista enemmän, pystymme tulevaisuudessa myös yhä tarkemmin havaitsemaan vaikkapa kaivostoiminnalle potentiaalisimpia asteroideja ilman kalliita testikaivuita”, VTT:n Näsilä kertoo.
VTT:n kehittämä ASPECT-hyperspektrikamera, joka on kiinnitetty Milani-pienoissatelliittiin. Kuva: Tyvak International
Laitteiston täytyy toimia perillä muutamia viikkoja – matka vie kaksi vuotta
Helsingin yliopisto on vastannut hankkeessa tieteellisestä suunnittelusta sekä hyperspektrikameroiden ominaisuuksien testaamisesta laboratorio-olosuhteissa meteoriitteja apuna käyttäen.
Aalto-yliopistossa puolestaan vastataan projektin tietojenkäsittelystä, operaation tieteellisestä suunnittelusta ja siihen liittyvästä algoritmikehityksestä, jotta ollaan valmiina keräämään kaikki olennainen data sitten, kun luotain pääsee perille Didymos-asteroidille.
“Avaruudessa laitteistoa ei enää voi korjata, ja toiminta-aika perillä on vain joitakin viikkoja. Siksi huolellinen testaus ja datankeruun suunnittelu ovat ensisijaisen tärkeitä, jotta laitteet täyttävät tieteelliset vaatimukset ja saamme asteroidista kaiken tarvittavan datan oikeassa muodossa”, työaikansa Aalto-yliopiston ja Helsingin yliopiston kesken jakava Tomas Kohout kertoo.
Hyperspektrikameroita voidaan tulevaisuudessa käyttää myös miehitetyillä avaruuslennoilla vesimuodostumien tunnistamiseen taivaankappaleiden pinnalta.
Kuva Space on suunnitellut hyperspektrikameran dataprosessointiyksikön sekä laitteet, jotka ylläpitävät molempien luotaimien elintoimintoja ja seuraavat niiden kuntoa matkalla asteroideille.
Hera-luotain pääsee perille noin kahden vuoden päästä laukaisusta, jolloin se tulee olemaan noin 195 miljoonan kilometrin päässä Maasta. Suomalaiset tahot ovat olleet vahvasti mukana hankkeessa aivan sen alkumetreiltä lähtien.
