JUICE'i eelviimane kohtumine Maaga

Autor: Üllar Kivila

28. septembril kasutas Euroopa Kosmoseagentuuri (ESA) Jupiteri-sond JUICE taas Maa gravitatsioonivälja, et end järk-järgult minimaalselt kütust kulutades sihtkohta lennutada. Alates stardist 2023. aasta aprillis oli see kolmas selletaoline manööver, varasemalt on JUICE lisahoogu saanud Maalt ja Kuult (august 2024) ning Veenuselt (august 2025). Üks kohtumine Maaga ootab 2029. aasta jaanuaris veel ees ning seejärel peaks sond 2031. aasta keskpaigaks Jupiteri juurde jõudma.

Kunstniku kujutlus JUICE'ist Jupiteri ning selle suurima kuu Ganymedese juures. Viimane on selle missiooni põhisihtmärk ning JUICE asub selle ümber 2034. aastal oma missiooni viimases faasis orbiidile.

JUICE'i navigatsioonikaamera foto Madagaskari saarest, pildistatud umbes 2 minutit pärast lähimat möödalendu, ehk enam-vähem samast vaatenurgast nagu eelnev pardakaamera foto. Erinevalt laia ülevaadet pakkuvatest pardakaameratest on navigatsioonikaamera palju suurema suurenduse ja kitsama vaateväljaga ning selle põhiline eesmärk on avakosmoses tähtede järgi kosmoselaeva asendi määramine.

Pardakaamera foto Maast ja Kuust (väike hall täpp Maa paremal küljel), pildistatud umbes 11 minutit pärast lähimat kohtumist Maaga umbes 8700 km kauguselt.

Lähem foto Kuust, pildistatud umbes 8 tundi enne Maast möödalendu.

Ülevaade JUICE'i pikast teekonnast Jupiterini.

JUICE on üks ESA ambitsioonikamaid missioone ning kaugelt kõige suurem kosmoseaparaat, mis kunagi Päikesesüsteemi välisossa saadetud. Selle kogumass on üle 6 tonni, millest üle poole on Jupiteri ja selle kuude juures manööverdamiseks vajalik kütus. Koos oma avatud päikesepaneelidega on JUICE ligi 22 meetrit lai. Sellest tuleneb ka pikk ja keeruline teekond, mis Jupiterini jõudmiseks tuleb läbida, sest saadaolevatel kanderakettidel pole võimalik sondi otse sobivale trajektoorile saata. Praeguse manöövriga Maast mööda lennates kasvatas JUICE oma Päikese-suhtelist kiirust umbes 3,5 km/s võrra ning möödalendu kasutati mitmesuguste kaamerate ja vaatlusinstrumentide katsetamiseks ja kalibreerimiseks.

* JUICE täispikk nimi on 'Jupiter Icy Moons Explorer'

Rahvusvahelise kosmosejaama vaated Eestile

Autor: Üllar Kivila

Tuhlates ringi veebilehel nimega 'Gateway to Astronaut Photography of Earth', mis koondab astronautide kaameratega kosmosest tehtud fotosid Maast alates Apollode ja kosmosesüstikute ajast kuni Rahvusvahelise Kosmosejaamani (ISS), jäi silma üks kena fotoseeria Eesti Läänemere rannikust, mis pildistati 2016. aasta 7. mail ISSi pardalt. 400 mm objektiiviga tehtud fotod on üpris detailsed ning kleepisime need kokku üldplaaniks ning mõneks valitud lähivaateks.

Et ISS orbiidi kalle on Eesti laiuskraadist väiksem, ei lenda see kosmosejaam kunagi meist otse üle - seega saab selle pardalt Eesti alasid vaid lõuna poolt kaldvaates pildistada.

Üks varasem (30. aprill 2012) 28 mm fookuskaugusega tehtud foto kogu Eestist ja lähiümbrusest.

Virumaa.

Tallinn ja selle ümbrus.

Lääne- ja Loode-Eesti.

Peterburi ja Kroonlinn.

Kogu 16 fotost koosnev seeria kokkukleebitud ülevaatena.

Liivi lahe rannik Pärnust Riiani.

Starshipi esimene orbitaallend

Autor: Üllar Kivila

Kuigi kõik ei läinud päris algse plaani kohaselt, oli SpaceX Starshipi esimene orbitaallend üldjoontes edukas ning missiooni põhieesmärgid said täidetud. Lennu alguses lõpetas üks ülemise astme mootoritest plaanitust varem töö ning mõnda aega oli teadmata, kas viimane manööver orbiidile jõudmiseks üldse sooritatakse. Lõpuks otsustati siiski selle kasuks.

Starshipi 14. katselennu start

Superheavy astme eraldumine umbes 2 ja pool minutit pärast starti.

Starship teel orbiidile, Maa taustal paistab ka Kuu.

Kaader Starshipist ühe eraldunud Starlinki satelliidi pardalt.

Atmosfääri taassisenemine.

Vahetult enne vettemaandumist Vaikse ookeani kohal.

Seekordse maandumise lõppfaas polnud kõige pehmem, kosmoselaeva allesjäänud kütusevarud plahvatasid pärast laeva ümberkukkumist.

Orbiidile jõudmise järel lasti vahemikus 30-60 min pärast starti välja Starlinki 3. põlvkonna satelliidid. Edasine lend kulges planeeritust lühemalt, kuue täistiiru asemel sooritati vaid kaks orbiiti ning maandumine toimus - nagu planeeritud - Vaiksesse Ookeanisse Tšiilist läänes Eesti aja järgi veidi enne kella 19.

Starshipist sai seega kõige suurem ühekorraga Maalt orbiidile lennutatud kosmoseaparaat kosmosesüstikute järel. Starship on 52 m pikkune ning tühimassiga umbes 100 tonni (täpset väärtust selle lennu kohta pole meil õnnestunud leida). Süstikute vastavad parameetrid olid 38 m ning 78 tonni.

Starship üritab esimest orbitaallendu

Autor: Üllar Kivila

Täna on plaanis SpaceX Starshipi 14. katselend ning esimene, mis peaks selle suure taaskasutatava kosmoselaeva Maa ümber püsivale orbiidile viima. Eelmised katselennud on toimunud ballistilisel trajektooril, mis garanteeris Maale naasmise umbes poole Maa ümber tehtud tiiru järel sõltumata kosmoselaeva seisukorrast.

24. septembril toimunud mootorite test.

Planeeritud lennuprofiil.

Lennu sooritavad Superheavy aste nr 21 ning Starshipi kosmoselaev järjekorranumbriga 41. Kogu komplekt on 120 m kõrge ning kaalub stardihetkel umbes 5300 tonni.

Tänase katselennu põhieesmärk ongi orbiidi saavutamine ning sealt hiljem kontrollitult naasmine. Plaanitud 10-tunnise lennu käigus peaks Starship tegema 275 km kõrgusel umbes kuus täistiiru Maa ümber ning maanduma Vaikses Ookeanis Tšiilist läänes. Orbiidil olles vabastatakse kosmosesse 26 Starlink V3 sidesatelliiti.

Stardiaken avaneb Eesti aja järgi täna, 28. septembril kell 15:15 ning kestab kuni 16:30ni. Start võib toimuda millalgi selle akna sees. Kui lend läheb plaanipäraselt, siis orbiidilt naasmist ja maandumist võiks oodata meie aja järgi kesköö ja kella 2 vahel.

Viie supernoova kummitused

Autor: Üllar Kivila

Marokos Oukaïmedeni observatooriumis jäädvustatud pildil on näha Veomehe ja Kaksikute tähtkuju vahel paiknev osa Linnutee tasandist, milles leidub tihedalt supernoovajäänukeid. Igaüks neist on kunagi olnud Päikesest suurem täht, mis on tuumakütuse varude lõppemisel plahvatanud ning oma välimised kihid kosmosesse laiali paisanud, rikastades seeläbi tähtedevahelist keskkonda perioodilisustabeli raskemate elementidega.

Võrdpäevsus ja ekviluks, ehk millal saab öö päevast pikemaks?

Autor: Üllar Kivila

Kuigi astronoomilise sügise algus oli juba kaks päeva tagasi, siis täna, 25. septembril saabub Eesti laiuskraadi jaoks päev, mil öö ja päev on kõige ligilähedasemalt sama pikkusega, ehk on tõeline võrdpäevsus või ekviluks. Küsimus, miks ei esine ekviluks samal päeval astronoomilise võrdpäevsusega, kerkib aeg-ajalt sügise ja kevadel alguse teemaga koos ette, ehk on paslik sellel pikemalt peatuda.

Näited tänase ekviluksi-päeva päikeseloojangu kellaaegadest. Kui me elaksime atmosfäärita taevakehal ning arvestaksime Päikese tõusu- ja loojanguaega selle keskpunkti järgi (ülemine vasak variant), siis kattuks ekviluks täpselt kevadise ja sügisese pööripäevaga. Reaalsus on aga alumine parempoolne variant. Illustratsioon tehtud Stellariumis. Pildi ruudustik on 10 kaareminutit.

Päikese raadiuse ning refraktsiooni mõju panused päeva pikendamisse Tartu laiuskraadi näitel. Refraktsiooni panus on umbes kaks korda suurem päikeseketta raadiuse mõjust. Aastane variatsioon tuleneb Päikese asukohast taevasfääril. Kevade ja sügise alguses asub Päike taevaekvaatoril, andes sellele suurema nurkkiiruse ja seega kiirema loojumise ja tõusu.

Illustratsioon valguse murdumisest ehk refraktsioonist Maa atmosfääris. Tegemist on sama efektiga, mistõttu veeklaasis olev kõrs paistab olevat näiliselt ära murdunud, kuid konkreetse piirpinna asemel muutub atmosfääri tihedus sujuvalt, andes valguskiirtele kõrverjoonelise teekonna. Joonis Wikipediast: https://en.wikipedia.org/wiki/Atmospheric_refraction

Päeva pikkust suurendab kaks nähtust, üks puhtalt looduslik, teine sõltub rohkem sellest, mismoodi oleme otsustanud päeva-aega defineerida. Viimast on ilmselt lihtsam seletada - see on tingitud sellest, et mitmesugustes kalendrites ja veebirakendustes näidatavad päikesetõusule ja -loojangule vastavad kellaajad on kirja pandud selle põhjal, millal kaob või ilmub horisondil viimane või esimene nähtav osa Päikesest, ehk selle ketta ülemine serv. Võrreldes Päikese keskpunktiga lisab see nii hommikul kui ka õhtul päeva pikkusele selle aja, mis kulub Päikesel omaenda raadiuse jagu loojumiseks või tõusmiseks. Ekvaatoril, kus Päike tõuseb ja loojub enam-vähem vertikaalselt, on see umbes 2 minutit, suurematel laiuskraadidel enam, sest Päike liigub horisondiga rohkem paralleelselt. Äärmuslik olukord on pooluste läheduses, kus Päike tõuseb ja loojub vaid kord aastas ning ketta alumise ja ülemise serva horisondi ületuste vahele jääb üle 30 tunni.

Teemakohane boonusülesanne meie tehnilisemate huvidega lugejatele. Tegu on vanema vanuserühma (gümnaasium) ülesandega TÜ teaduskooli 2023. aasta astronoomia lahtiselt võistluselt.

Päeva pikkuse graafik Tartu laiuskraadil, illustreerimaks erinevust Päikese tõelise asukoha keskpunkti järgi mõõtes ning näiva asukoha ülaserva järgi mõõtes. Eesti väiksusest hoolimata annab meie kõrge laiuskraad riigi piires üsna suure variatsiooni. Päeva pikkuse vahe põhjaranniku ja lõunapiiri vahel võib olla kuni pool tundi.

Teine, looduslik päeva pikendav mõju on Maa atmosfääril. Nimelt murdub eri tihedusega õhukihte läbiv valgus nõnda, et horisondi lähedal näeme umbes Päikese ja Kuu ketta läbimõõdu jagu ka neid taevakehasid, mis puht-geomeetriliselt peaksid meie jaoks tegelikult horisondi taga olema. Samal põhjusel paistavad ka horisondi lähedal olevad Päike ja Kuu olevat veidi lapikuks vajutatud - see "lisataevas", mida näeme, peab kuidagimoodi ära mahtuma.

Eestis annavad need kaks nähtust kokku sõltuvalt aastaajast igale päevale juurde umbes 12-20 minutit. Nautigem siis seda teadmist meie muidu pimedal ja sombusel sügisel.

Sügisene pööripäev 2026

Autor: Üllar Kivila

Täna kella 3:05 paiku varahommikul algas põhjapoolkeral astronoomiline sügis, ehk Päike paistis hetkeks seniidis täpselt ekvaatori kohal Vaikse ookeani lääneosas Gilberti saarte piirkonnas ning liikus seejärel lõunapoolkera kohale. See on muidugi üsna geotsentriline viis toimuva kirjeldamiseks, sest teatavasti liigume siiski meie ümber Päikese, mitte vastupidi.

Tehniliselt korrektsem viis toimuvat kirjeldada oleks, et Maa liikus oma orbiidil ümber Päikese nii, et planeedi pöörlemistelje põhjapoolne ots osutab nüüd Päikesest eemale ning lõunapoolne ots selle poole. Täpselt sügise alguse hetkel oli Maa telg Päikese suhtes risti.

Pildil on neli vaadet Maale DSCOVR satelliidi pardalt, mis vaatleb Maad enam-vähem Päikesega samast vaatesuunast. Nagu näha, siis Päikese seisukohalt paistab asi sedasi, et Maa suunab vaheldumisi oma põhja- ja lõunapoolkera Päikese suunas.

Tagasivaade 25. päikesetsükli maksimumile ja virmalistele

Autor: Üllar Kivila

Nagu ka maapealne ilmaennustamine, on kosmoseilma ennustamine üsna tänamatu tegevus ning kuigi üldpilti võime hästi teada (võime üsna edukalt ennustada, et talvel on külmem kui suvel), siis detailsemaks on väga keeruline minna. Pole ühtegi head meetodit, millega ette ennustada, kas järgmine talv tuleb tavalisest külmem või soojem.

Enam-vähem sama kehtib ka Päikese aktiivsuse tsüklite kohta. Päikeseilma „aasta“ on umbes 11 Maa aasta pikkune periood, mis järgib Päikese magnetvälja polaarsuse vahetusi ning me teame üsna hästi – aasta-paari täpsusega – millal on oodata järgmist Päikese aktiivsuse miinimumi või maksimumi. Aga kui suurt aktiivsust selle järgmise maksimumi ajal oodata võib ja kui sügav võiks olla järgmine miinimum? Neile küsimustele häid vastuseid ei ole ning parim, mida saame teha, on vaadelda ja mõõta ning ajaloost mustreid ja perioode otsida.

NASA SDO (Solar Dynamics Observatory) kosmosesondi vaade Päikesele UV-valguses (171 nm) aktiivsuse miinimumis ja maksimumis. Maksimumi kaootilise välimuse põhjustajaks on Päikese magnetväli, mille jõujooned Päikese pöörlemise tõttu keerduvad ja sõlme lähevad. Kuna Päike ei ole tahke keha, pöörleb see eri laiuskraadidel erineva kiirusega ning see veab tähe magnetvälja järjest rohkem krussi, kuni see väli lõpuks ümber pöördub ning polaarsust vahetab.

Sellise takkajärgi tarkusega saamegi nüüd üsna kindlalt öelda, et käesoleva, ehk 25.* päikesetsükli maksimum jäi 2024. aastasse. Vahest mäletavad paljud meie lugejad tolle aasta rohkeid ja intensiivseid virmaliste vaatemänge, millest mitmeid ka Eestis näha sai. Tõenäoliselt tuleb sama tihedalt toimuvaid vaatemänge nüüd umbes kümmekond aastat oodata. See muidugi ei tähenda, et üksikuid päikesepurskeid ja nende tekitatud virmalisi vahepeal ei oleks. Päikesepursete sagedus sõltub tugevalt aktiivsustsüklist, kuid iga üksiku purske intensiivsus on väga suuresti juhuslik ning üksikuid tugevaid purskeid võib esineda ka tsükli miinimumis.

Päikese aktiivsustsükli 11 aastat on sedavõrd pikk aeg, et pea iga maksimumi ajal saab kuulda hüüatusi, et „nii vägevaid virmalisi polegi kunagi varem nähtud“. Tegelikkuses on viimased paar tsüklit olnud ajaloolise keskmisega võrreldes pigem nõrgemad ning väga suure muutuse virmaliste jäädvustamisel on kaasa toonud laiatarbe-fototehnika väga suur areng. Vaid paar-kolm tsüklit tagasi oli virmalistest kena värvilise foto tegemine päris keeruline ja kallis ettevõtmine.

Viimased viis päikesetsüklit vaadeldud päikeseplekkide hulga järgi, mis on hea indikaator Päikese aktiivsusele. Näidatud on ka käesoleva tsükli mõõna prognoos.

Päikese aktiivsuse vaatlemise ajalugu. Sinisega on näidatud Rudolf Wolfi nummerdatud tsüklid (poolik tsükkel oleks nr 0).

Päikeselaike vaadeldi ka varem, teleskoopide abiga alates Galileo ajast (alates u 1610), kuid mitte nii süstemaatiliselt ning nende ilmumise seaduspärad üle aastakümnete jäid pikalt märkamata. Nende vaatluste algusaega jäi ka ajalooliselt madala aktiivsusega periood, nn Maunderi miinimum (1645-1715), mille käigus oli Päikesel väga vähe plekke ning tsüklilisus polnud tuvastatav. 

Intensiivne virmaliste vaatemäng 2024. aasta Astronoomiafestivali viimasel ööl (12.-13. august 2024) Ristna sadamas Keibu külas.

Kuigi selleks korraks on Päikese aktiivsuse maksimum möödas, pole Päikese aktiivsus veel miinimumi langenud. Varsti jõuab kätte astronoomilise sügise algus, mil Maa telg on Päikesega risti. Just see periood ning ka kevadine pööripäev poole aasta pärast on virmaliste nägemiseks soodsad, sest planeedi asendist tingituna on päikesetuule osakestel neil aegadel lihtsam Maa magnetvälja jõujoonte kaudu atmosfääri siseneda. Meie laiuskraadil aitavad muidugi aina pimenevad ööd ka virmaliste nägemisele kõvasti kaasa.

* Päikesetsüklite nummerduse lõi 1850ndatel šveitsi astronoom Johann Rudolf Wolf, kes asus koguma ajaloolisi päikeseplekkide vaatlusandmeid. Tal õnnestus leida enam-vähem usaldusväärseid andmeid kuni 1775. aastal alanud tsüklini, millest saigi nr 1. 11-aastase aktiivsustsükli oli Wolfi nummerdusest umbes 10 aastat varem avastanud saksa astronoom Heinrich Schwabe, kes vaatles ligi 20 aasta jooksul pidevalt Päikest, lootes näha tollal oletatud Merkuuri-sisese planeedi Vulkaani üleminekut Päikesest. Vulkaan pole end tänaseni ilmutanud ning selle olemasolu aluseks peetud nihked Merkuuri orbiidis osutusid hoopis relatiivsusteooria mõjudeks.

Üks aasta Maal - õõtsuv sinine marmorkuul

Autor: Üllar Kivila Kogu 2024. aastat hõlmav video on koostatud kosmosesondi DSCOVR (Deep Space Climate Observatory) fotode põhjal. See sond on alates 2015. aastast Maa-Päikese 1. Lagrange'i punktis* asudes jäädvustanud Maa päevapoolset külge, ehk sisuliselt "kuidas paistab Maa Päikeselt vaadates".

Siia videosse on võetud üks kaader iga ööpäeva kohta, mis võimaldab näha ühte Maa külge ilma planeedi ööpäevase pöörlemise mõjuta, mis muidu oleks teiste liikumiste suhtes domineeriv. Paraku ei tee DSCOVR igal ööpäeval fotosid täpselt samal kellaajal, mis tekitab videos nähtava vasakult-paremale kõikumise - iga päeva kohta on valitud samale kellajale (õigemini kaamera-alusele pikkuskraadile) kõige lähem foto. Videol näidatud kellaajad on meie, ehk Ida-Euroopa ajavööndis.

Fotode kellaaja varieerumise mõju taustal paistab hästi Maa aastaaegade vaheldumine, mille käigus põhja- ja lõunapoolkera on vaheldumisi rohkem või vähem Päikese poole suunatud - see avaldub planeedi näiva üles-alla õõtsumisena. Koos aastaaegade vaheldumise rütmiga on hästi näha Põhja- ja Lõuna-Jäämere igaaastane merejää sulamine ja taasteke. Hoolsamal vaatlemisel võib märgata ka muutlikku lumikatet mäestikel ja Euraasia mandri põhjaosas ning taimestiku roheluse nihkumist piki laiuskraade.

* 1. Lagrange'i punkt asub Maad ja Päikest ühendaval sirgel nende kahe taevakeha vahel Maast umbes 1,5 miljoni km kaugusel. Selles punktis tasakaalustavad Maa ja Päikese raskusjõud teineteist täpselt parajal määral, et seal asuv ümber Päikese tiirutav kosmoseaparaat teeb seda Maaga täpselt samal kiirusel, liikudes seega planeediga kaasa. See on mugav koht Maa ja Päikese vaatlemisega tegelevatele sondidele, mis saavad seal takistamatult mõlemat taevakeha vaadelda. DSCOVR ja teised Lagrange'i punkti sondid ei asu tegelikult mitte täpselt nimetatud punktis, vaid selle ümber orbiidil, kõikudes Maa suhtes veidi ühele ja teisele küljele ning lähemale ja kaugemale. Kosmosesondi kaugust ja asukohta Maa suhtes saab videolt näha, faasinurk tähistab nurka Päike-Maa-DSCOVR, ehk kaugust sondi ja täpse Maad ja Päikest ühendava joone vahel.

Teisel pool Maad, umbes 1,5 miljonit km Päikesest eemal asub samuti üsna tuntud 2. Lagrange'i punkt, mis töötab sarnasel põhimõttel. See on mugav koht süvakosmost uurivate teleskoopide paigutamiseks.

Noorim teadaolev planeet on alles moodustumas

Autor: Üllar Kivila

Elias 2-24 on väga noor, vähem kui miljoni aasta vanune umbes Päikese-sarnane täht, mille ümber tiirleb ulatuslik gaasi- ja tolmuketas, milletaolistest arvatakse moodustuvat planeedisüsteemid. Hiljuti avastati selle ketta sees asuvast tühimikust alles moodustuv protoplaneet Elias 2-24 b – Jupiterist suurema gaasihiiglase alge, mis kogub tähte ümbritsevast kettast hoolega ainet. See on tänase seisuga kõige noorem avastatud planeet ning aitab teadlastel paremini mõista eelkõige just suurte gaasiplaneetide moodustumist.

Moodustuv planeet Elias 2-24 b ning tähte ümbritsev aineketas teleskoobivaates. Ülemine paneel on jäädvustatud Kecki teleskoobi vahendusel infrapunavalguses, mis näitab moodustuvat planeeti. Alumine paneel on ALMA raadioteleskoopide kompleksi vaade 1,3 mm lainealas - see näitab tolmu- ja gaasiketast, kuid mitte planeeti, mille asukoht on tähistatud värviliste markeritega.

Kunstniku illustratsioon moodustuvast hiidplaneedist Elias 2-24 b keset suurt tühimikku oma tähte ümbritsevas ainekettas. Planeedialge on selle tühimiku tekitaja ning kogub aktiivselt ainet ketta mõlemalt servalt.

Planeeditekke protsess toimub praeguste teadmiste kohaselt võrdlemisi kiiresti – vaid mõne miljoni aastaga, võrreldes Päikese-sarnaste tähtede mitme miljardi aasta pikkuse elueaga. Seega on selles arengufaasis süsteeme igal konkreetsel ajahetkel üsna vähe ning nende leidmine ja tuvastamine vajab suure lahutusvõimega väga võimekaid teleskoope, sest tähti ümbritsevate ketaste näivad suurused meie teleskoopides on väga väikesed.

Tasub mainida, et veel väiksemate Maa-taoliste planeetide moodustumise jälgimine on praegu veel väljaspool meie vaatlusvõimekust. Need planeedid tekivad tähtedele veel lähemal ning ei pruugi tähti ümbritsevasse tolmuketastesse nii märgatavaid jälgi jätta nagu Jupiteri-mõõtu hiiglased. All: Videovaade samast kunstniku illustratsioonist.