Avaruustutkimusasema

Eri avaruusteleskooppien kuvaamat aallonpituudet.

Avaruustutkimusasema eli avaruusobservatorio tai avaruusteleskooppi on ulkoavaruudessa sijaitseva laite, jota käytetään kaukaisten planeettojen, galaksien, tähtien ja muiden avaruuden kohteiden tutkimiseen.

Se toimii kuten maanpäällinen observatorio. Tutkijat tekevät mittausehdotuksia Nasalle (tai muulle observatoriota ylläpitävälle organisaatiolle), ja observatorion mittausaikaa käyttöönsä saavat parhaat esitykset laatineet tutkijat. Observatorio suunnataan heidän suunnitelmansa mukaisesti, ja mittauksia tehdään valituilla instrumenteilla. Euroopan avaruusjärjestö (ESA) kutsuu vastaavia satelliitteja fasiliteeteiksi.

Johdanto

Suuri määrä avaruustutkimusasemia on lähetetty kiertoradalle, Nykyään myös etäämmälle Lagarangen pisteeseen. Yleensä kyseeseen tulee Maan takana oleva L2, jolloin Auringon säteily ei häiritse toimintaa. Suurin osa niistä on lisännyt tietämystämme kosmoksesta suuressa määrin.

Maanpäällinen tähtitiede on rajoittunutta maan ilmakehän takia. Ilmakehä aiheuttaa häiriötä sähkömagneettiseen säteilyyn suodattamalla ja suojelemalla maapalloa siltä. Tämän takia onkin hyvä sijoittaa tähtitieteellinen tutkimusasema avaruuteen. Kun teleskooppi kiertää maapalloa ilmakehän ulkopuolella, sitä eivät häiritse lämpöväreily, paine-erosta johtuva häiriö eivätkä muut ilmakehän ilmiöt, valosaaste ynnä muu sellainen.

Jotkin maanpäälliset teleskoopit (kuten Very Large Telescope, VLT) pystyvät vähentämään häiriöitä kehittyneen optiikkansa avulla, joka pystyy reagoimaan ilmakehän muutoksiin (adaptiivinen ja aktiivinen optiikka). Tämän ansiosta parhaat maanpäälliset teleskoopit ovat jopa Hubble-avaruusteleskooppia laadukkaampia. Mutta avaruudesta johdettava tähtitiede on tärkeämpää, koska optinen ikkuna ja radio-ikkuna ovat ainoat sähkömagneettisen spektrin alueet, joita Maan ilmakehä ei vaimenna suuressa määrin. Esimerkiksi röntgentähtitiede on lähes mahdotonta Maasta käsin. Se on merkittävässä asemassa nykypäivän tähtitieteessä kiertoradalla olevien röntgenteleskoopilla varustettujen satelliittien ansiosta. Yksi esimerkki tällaisesta teleskoopista on Chandra. Ilmakehä vaimentaa suuresti myös infrapuna- ja ultraviolettisäteilyä.

Avaruustutkimusasemat voidaan yleisesti jakaa kahteen osa-alueeseen: tutkimusasemiin, jotka kartoittavat koko taivasta, ja tutkimusasemiin jotka tarkkailevat valittuja taivaan kohteita.

Monet avaruustutkimuslaitokset ovat jo suorittaneet tehtävänsä, kun muut vielä jatkavat toimintaa. Satelliitteja ovat lähettäneet Nasan, ESAn ja Japanin avaruusjärjestöt.

Nasan suuret avaruustutkimusasemat

Nasan "Great Observatories" -ohjelmaan kuuluvia satelliitteja:

Chandra-avaruusteleskooppi

• The Space Telescope (ST), joka nykyään tunnetaan nimellä Hubble-avaruusteleskooppi (HST), on optinen tutkimusasema. Pian Hubblen kiertoradalle lähettämisen jälkeen siinä havaittiin vika. Sen pääpeilissä oli hiontavirhe, joka aiheutti teleskoopin kuvaan virheitä. Vika korjattiin asentamalla sukkulalennolla Hubblelle peili, ja viimeinen huoltolento tehtiin vuonna 2009. Sukkulalentojen päätyttyä Hubblea ei ole voitu huoltaa. Avaruusteleskooppi on edelleen käytössä vuonna 2020, mutta osa Hubblen instrumenteista on kuitenkin vioittunut.
• Gammasäteilyobservatorio (GRO), joka uudelleennimettiin "Compton Gamma-Ray Observatoryksi". Sen gyroskoopit alkoivat pettää, ja kun vain sen viimeinen gyroskooppi oli toimintakunnossa, päätettiin ottaa riski sen ohjauksen menettämisestä tuhoutumisen uhallakin. Nasa pudotti tämän linja-auton kokoisen satelliitin Tyyneen valtamereen vuonna 2000.
• Röntgensäteily on myös esillä suurten tutkimusasemien joukossa. Chandra-avaruusteleskooppi (Chandra X-ray Observatory), jonka alkuperäinen nimi oli AXAF, sai uuden nimensä suuren intialaisen astrofyysikon Chandrasekharin kunniaksi. Tätä observatoriota on käytetty mm. kaukaisten galaksien tutkimiseen, ja on yhä toiminnassa.
• Spitzer -avaruusteleskooppi on neljäs tutkimusasema, alun perin nimeltään Space Infrared Telescope Facility, SIRTF, joka laukaistiin radalleen 24. elokuuta 2003. Se tekee mittauksia infrapunan aallonpituuksilla.

Muita merkittäviä avaruustutkimusasemia

• IRAS suoritti koko taivaan kartoituksen infrapuna-alueella. Lisäksi IRAS:illa löydettiin pöly- ja kaasukiekkoja monien läheisten tähtien kuten Fomalhautin, Vegan ja Beta Pictoriksen ympäriltä. IRAS lopetti toimintansa 1982 ja on sittemmin palannut ilmakehään.
• ISO (Infrared Space Observatory) oli ESAn satelliitti, joka oli IRASin seuraaja. Se teki koko taivaan kartoituksen infrapuna-aallonpituusalueella.
• IUE (International Ultraviolet Explorer) on ESAn, Nasan ja Britannian vuonna 1978 laukaistu observatorio. Suunniteltu käyttöaika oli 3 vuotta, mutta IUE suljettiin vasta 1996.
• EUVE (The Extreme Ultraviolet Explorer) oli Nasan tähtitieteellinen tutkimussatelliitti, joka tutki maailmankaikkeutta ultraviolettisäteilyn aallonpituuksilla (1992-2001).
• SOHO on observatorio, joka tutkii parhaillaan Auringon koronaa ja Auringon magneettisia olosuhteita. SOHO on muuttanut perustavanlaatuisesti tietoamme Auringosta.
• SCISAT-1 on kanadalainen satelliitti. Sen tehtävänä on havainnoida maapallon yläilmakehää optisella spektrometrillä, joka perustuu Fourierin muunnokseen.
• Uhuru (1970) oli ensimmäinen avaruudessa lentänyt röntgenobservatorio. Se sai nimensä "Vapaus" Kenian kunniaksi.
• HEAO (High Energy Astronomy Observatories) 1 ja 2 olivat seuraavat, vuonna 1978 rakennetut, avaruuden röntgensäteitä tutkivat observatoriot.
• Hipparcos oli satelliitti, joka mittasi tähtien parallaksia. Huolimatta merkittävistä toiminnallisista ongelmista se mm. korjasi kefeidi-muuttujien etäisyysasteikkoa. Se on ollut korvaamaton apu kaikilla astronomian havainnointiin liittyvillä osa-alueilla antaen tähtitieteilijöille "peruspisteen" avaruudessa, johon perustaa taivaankappaleiden etäisyyksien mittaus.
• MOSTin laukaisi avaruuteen vuonna 2003 Kanadan avaruusjärjestö, ja se on maailman pienin avaruusteleskooppi, kooltaan ison matkalaukun kokoinen. Sen on odotettu toimivan viisi vuotta.
• Herschelin laukaisi toukokuussa 2009 ESA. Se tekee mittauksia infrapuna-aallonpituusalueella (far IR).

Tulevia avaruusobservatorioita

• James Webb -avaruusteleskooppi (engl. James Webb Space Telescope) eli JWST korvaa Hubblen. Sen toteuttaa Nasa ja ESA yhdessä. Se laukaistaan avaruuteen vuonna 2021.

Katso myös

• Observatorio
• Astrofysiikka