Onko syynä Elon Musk, joka on ollut viime aikoina kiireinen muissa asioissa kuin rakettien kehittämisessä? Musk kertoi viime viikolla myös tulevaisuudensuunnitelmista, ja ne ovat suuria. Paljon muutakin tapahtuu avaruuslentojen saralla: Nasalla on edessään kurjimusta, kiinalaiset kilpailevat SpaceX:n kanssa uudelleenkäytettävissä raketeissa, Japani epäonnistui laskeutumisessa Kuuhun ja Axiom Mission 4 valmistautuu lähtemään avaruuteen 10. kesäkuuta SpaceX:N Dragon-aluksella. Jari Mäkinen koittaa selittää videolla mitä kaikkea nyt tapahtuu.

Jutustelun aluksi kysytään itsenäisyyspäivän kunniaksi sitä, miten tiedetuubilaiset mieltävät suomalaisuuden.

Tiedeuutisosiossa nostettiin esiin uusi Meteosat, hammasharjojen ekologisuus, höpöttäminen metsässä ja aivomätä.

Linkit juttuihin:

- Europe’s most advanced weather satellite is now fully operational
- Combining evidence-based healthcare with environmental sustainability: using the toothbrush as a model- ‘Brain rot’ named Oxford Word of the Year 2024
- Experimental recreationist noise alters behavior and space use of wildlife

Mari täsmentää myös edellisessä podcastissa esiin nostamaansa energia-sanan etymologiaa. Lisää aiheesta on tässä Physics World -lehden jutussa.

Varsinaisessa keskustelussa esiin nousivat suomalaisten luontosuhde, asteroidien kaivostoiminta ja se, miten Elon Muskiin pitäisi suhtautua (mahdollisimman vähän politiikan puolelle mennen).

Seuraava Kahvikiihdytin on joulutunnelmassa!

Hyperloop on SpaceX- ja Tesla-yhtiöistään tunnetun Elon Muskin esittämä idea tunnelin sisällä nopeasti kulkevista kyytivälineistä, joilla voitaisiin matkustaa paikasta toiseen lähes äänen nopeudella.

Leijuvat kapselijunayksiköt viilettäisivät putken sisällä kuten lähetykset ammoisissa putkipostissa, paitsi että putkiposti toimi ilmanpaineella, mutta Hyperloopissa tunnelin sisällä on vain hyvin vähän ilmaa. Niinpä siellä ei ole juuri nimeksikään ilmanvastusta, joten meno on vauhdikasta ja varsin vähän energiaa vaativaa.

Sen tehtävänä on kaivaa Marsin pinnan alta kiviainesta, josta voitaisiin ottaa talteen tarvittavia raaka-aineita, kuten esimerkiksi jäätä. Koska jää on vettä, saadaan siitä elektrolyysin avulla suhteellisen helposti happea ja vetyä. Ja luonnollisesti vesi sinällään on tärkeää, jos Marsissa on ihmisiä, jotka koettavat kasvattaa siellä kasveja ruoakseen.

RASSORia on testailtu ja kehitetty jo jonkin aikaa, mutta nyt syyskuussa sitä testattiin yhdessä polttoainetta paikan päällä Marsissa tekevän laitteiston kanssa. Marco Polo -niminen laitteisto eriyttää Marsin pinta-aineesta (tai maanpäällisessä kokeessa sen koostumusta jäljittelevästä aineesta) vettä ja happea. 

Testeissä RASSOR pystyy keräämään kerralla 18 kiloa hiekkaa ja soraa, ja se on suunniteltu toimimaan 16 tuntia vuorokaudessa. Se liikkuu nopeasti ja pystyy kuljettamaan ainetta erittyjälaitteistoon pitkienkin matkojen päästä.

Kauhakuormaajarooveria ei suinkaan olla lähettämässä tällaisenaan Marsiin, vaan kyseessä on perustutkimus sitä aikaa varten, kun Marsissa aloitettaisiin oikeasti veden tiristäminen pinta-aineesta ja sen tuloksena olevaa vettä ja happea tarvittaisiin ihmisille.

Tämä tekniikka on ensiarvoisen tärkeää tulevien miehitettyjen Mars-lentojen kannalta, ja etenkin jos Marsiin ollaan perustamassa kokonaista siirtokuntaa.

Taannoisessa Elon Muskin esittelemässä suunnitelmassa tämä Marsin pinnalla tehtävä toiminta olikin jäänyt varsin pienelle huomiolle, kun hän keskittyi suunnitelmassaan lähinnä ihmisten kuljettamiseen Marsiin.

Joku tarkka lukija saattaa muistaa, että Musk – kuten monet muutkin Mars-lennoista haaveileva – oli ehdottanut rakettien polttoaineeksi metaania, koska sitä on laajalti saatavissa Marsissa. Pinnan alta sitä ei sellaisenaan pysty kaivamaan, mutta Marsin kaasukehässä on jonkin verran metaania. Sitäkin enemmän kaasukehässä on kuitenkin hiilidioksidia, josta yhdessä vedyn kanssa saa varsin yksinkertaisella kemiallisella reaktiolla (Sabatier-reaktiolla) metaania.

Alla on vielä IEEE Spectrumin tekemä RASSORin edellisen version esittely.

Ei ole mikään ihme, että Nasan pääjohtaja Charlie Bolden ei ole oikein innostunut uusien kaupallisten yhtiöiden superraketeista ja kaikenlaisista avaruuslentosuunnitelmista Maan lähitienoiden ulkopuolelle. Suunnitelmat nimittäin ovat paljon kunnianhimoisempia ja realistisempia kuin Nasan rimpuilu omien, poliittisten tuulien mukaan vaihtuvien päämääriensä kanssa.

Nasan uusi, vuosikaupalla tehty ja kovasti myöhässä oleva SLS-raketti on sellainen kuin on pääasiassa siksi, että avaruussukkulan tekijöille piti saada aluepoliittisista syistä töitä. Sen nokassa oleva Orion-alus on sekin myöhässä ja kutistunut kovasti vuosien varrella alkuperäisestä suunnitelmasta kovasti, ja viimeisimmän Nasan budjetin mukaan sille ei ole paljoakaan tekoa, koska paljon puhutut lennot Kuun luokse napattuja asteroideja tutkimaan tullaan nähtävästi peruuttamaan.

Orion ja SLS-raketti tulevat varmastikin lentämään Kuuhun – tai ainakin sitä kiertämään – mutta nyt näyttää siltä, että samaan aikaan SpaceX on suuntaamassa jo kohti Marsia omilla aluksillaan. Ja samalta laukaisualustalta, mistä aikanaan lähetettiin Apollo-kuulennot matkaan.

Kuten Elon Musk tänään totesi, ei hänen esittämänsä suunnitelma Mars-lennoista (yllä olevan videon tapaan) ole enää pelkkä "taiteilijan näkemys, vaan perustuu CAD-piirrustuksiin", eli yhtiö on jo oikeasti suunnittelemassa tällaista jättialusta. Sen voimanlähteenä oleva Raptor-niminen voimakas rakettimoottori on jo testattavana ja SpaceX on jo oikeasti valmistelemassa nyt esitellyn Mars-lentosuunnitelman esiastetta nykyisiin aluksiinsa ja raketteihinsa perustuvalla lentosuunnitelmalla: tulevan Dragon-aluksen (ainakin ensi vaiheessa) miehittämätön Red Dragon -versio on tarkoitus lähettää jo vuonna 2018 laskeutumaan Marsin pinnalle.

Nasa on myös mukana lennolla siten, että se tarjoaa aluksen mukaan tutkimuslaitteita ja avustaa kokemuksellaan SpaceX:ää Marsiin lentämisessä sekä laskeutumisessa. Ja hyvä niin, sillä tähän saakka Marsiin lentämisessä yritys ja erehdys ovat käyneet käsi kädessä, ja Nasalla on maailman kaikista avaruusorganisaatioista eniten kokemusta kummassakin.

Eräs näiden lentojen tärkeimmistä tehtävistä on tutkia kuinka paljon Marsissa on vettä ja miten se on hyödynnettävissä. Vettä on Marsista etsitty jo pitkään, ja sitä on löydettykin, mutta sen esiin ottaminen ja muuttaminen hapeksi ja vedyksi on edelleen suuri kysymysmerkki.

Mutta millainen on Muskin nyt esittelemä suunnitelma Marsin asuttamisesta?

Lyhyesti sanottuna kunnianhimoinen ja suurellinen, mutta samalla realistinen.

Muskin Guadalajaran konfrenssissa näyttämä ylimalkainen kaavakuva Mars-lentojen arkkitehtuurista.

Hänen suunnitelmansa perustuu kahteen asiaan: valtavan suureen uudelleenkäytettävään kantorakettiin ja suureen avaruusalukseen, joka voisi lennättää kerralla jopa sata ihmistä Marsiin.

Olennaista on myös se, että avaruusalus voidaan tankata uudelleen kiertoradalla. Se käyttää ensin polttoainettaan kiertoradalle nousemiseen, ja sen jälkeen toinen alus nousee avaruuteen ja tuo sille lisää polttoainetta, jolla se paitsi lentää Marsiin, niin myös laskeutuu sen pinnalle. Polttoaine tässä tarkoittaa nestemäistä happea ja superkylmää metaania, eli nyt käyttämänsä kerosiinin sijaan uusi Mars-monsterialus käyttää metaania. Syynä tähän on se, että sen tankkaaminen aluksesta toiseen onnistuu suhteellisen helposti, se on edullista, se on energeettistä ja ennen kaikkea siksi, että metaania on saatavissa näillä näkymin myös Marsissa. Näin Marsiin lentävän aluksen moottorit voivat käyttää paikallisesti Marsissa tuotettuja polttoaineita.

Ja suuri osa aluksista siis palaisi takaisin Maahan Marsista ja jättäisivät ihmiset taakseen omin nokkinensa.

Tankkaaminen kiertoradalla on tärkeä osa suunnitelmaa, sillä ilman uudelleentankkausmahdollisuutta tulisi aluksen avaruuteen laukaisevan kantoraketin olla paljon suurempi, viidestä kymmeneen kertaan suurempi, ja siinä tulisi olla kahden sijaan kolme vaihetta. Eli se olisi myös monimutkaisempi.

Laukaisun aikaan peräti 122 metriä korkea, halkaisijaltaan 12-metrinen jättiraketti on myös uudelleenkäytettävä. Siinä on kaikkiaan 42 moottoria, joten ei haittaa, vaikka joku niistä ei toimisi kunnolla laukaisun aikana. Raketti palaa takaisin Maahan nykyisten Falcon 9 -rakettien ensimmäisten vaiheiden tapaan ja on valmis uuteen lentoon lähes saman tien.

Rakettia voitaisiin käyttää (kenties hieman haaveellisten) laskelmien mukaan tuhat kertaa, tankkialuksia sata kertaa ja Mars-avauusaluksia 12 kertaa uudelleen.

Mars-lentojen lisäksi tällaisella raketilla olisi suuria vaikutuksia Maan lähellä tapahtuviin toimintoihin, sillä esimerkiksi avaruusasemien tekeminen tulisi suorastaan naurettavan helpoksi.

Raketti on hiilikuiturakenteinen ja uudelleenkäytettävä monsteri.

Avaruusalus lentää Marsiin nykyluotaimia nopeammin, sillä matka-aika on lyhyimmillään vain kolme kuukautta. Planeettainvälisessä avaruudessa tehdyn matkalennon jälkeen alus laskeutuu pystysuoraan Marsin pinnalle. Siellä matkustajat voivat rakentaa itselleen asumuksia ja aloittaa uuden sivilisaation perustamista.

Muskin suunnitelma ei kuvaa tätä vaihetta enää sen tarkemmin, mutta se voisi tapahtua samaan tapaan kuin Mars One -hankkeessa: Marsiin kuljetetaan ennalta asumuksia ja rahtia, joiden avulla uudisasukkaat pääsevät hyödyntämään Marsin luonnonvaroja hapen, veden ja ruoan tuotannossa. Marsilaiset voisivat tulla aluksillaan myös takaisin Maahan, tosin aluksilla on yksi huono puoli Marsista takaisin Maahan lähtiessä: niiden turvallisuus on hieman heikompi kuin Maasta laukaistaessa, sillä jos jokin menee laukaisussa vikaan, ei aluksessa ole turvajärjestelmää käytössä. Maasta matkaan lähtiessä alus voi käyttää rakettimoottoreitaan takaisin alas laskeutumiseen tarpeen niin vaatiessa.

Joka tapauksessa Musk arvelee, että vuonna 2060 Marsissa saattaa asua jo miljoona ihmistä.

Mitä hankkeen tekniseen puoleen tulee, niin se näyttää nyt julkistettujen tietojen perusteella hyvin vakuuttavalta, ja sen arvostelijat käyttävät täsmälleen samankaltaisia lauseita kuin aikanaan epäillessään SpaceX:n rakettien uudelleenkäytettävyyttä. On mahdollista, ja jopa todennäköistä, että Muskin nyt kaavailema aikataulu siitä, että ensimmäiset alukset lähtevät matkaan kymmenen vuoden kuluttua, tulee muuttumaan. Samalla on vakuuttavaa huomata, että SpaceX on jo nyt ottamassa konkreettisia askeleita hankkeen toteuttamisessa. Moottorin testaamisen lisäksi jättiraketin polttoainesäiliöitä on jo valmistettu.

Lisäksi hankkeen toteuttamisessa on se hyvä puoli, että se ei nojaa julkiseen rahoitukseen. Lennot on aikomus tehdä kaupallisesti siten, että lähtijät maksavat itse matkansa: lipun hinta on 200 000 dollaria. Eli vain murto-osa taannoisten avaruusturistien maksamasta matkasta Sojuz-aluksella kansainväliselle avaruusasemalle ja jotakuinkin sama hinta kuin Virgin Galactic rahastaa avaruusturisteilta hyppäyslennoilla. On myös mahdollista ja todennäköistä, että Mars-aluksia käytetään myös turistilentoihin Maan kiertoradalle, joten voi olla, että pomppauslennot ilmakehän ulkopuolelle jäävät varsin lyhytaikaiseksi huviksi.

Hankkeen hinnaksi ainakin alkuvaiheessa Musk arvelee noin 10 miljardia dollaria, ja hän on valmis laittamaan sen pesämunaksi koko omaisuutensa. Hänelle kyseessä on elämäntehtävä.

Lisäksi avaruusalus on Muskin mukaan valmis myös pitempiin planeettainvälisiin lentoihin. Periaatteessa sillä voitaisiin myös lentää esimerkiksi Jupiterin Europa-kuun pinnalle, tosin olosuhteet siellä eivät olisi kovin terveellisiä ihmismatkustajien kannalta.

Elämme todellakin jännittäviä aikoja, ja valitettavasti näyttää siltä, että perustutkimusta lukuun ottamatta maailman avaruusjärjestöt ovat menettämässä yhä enemmän otettaan avaruuslennoista. Mutta tämä on vain hyvä asia: samaan tapaan kuin aikanaan lentoliikenteen kanssa, lähtee avaruustoiminta kunnolla lentoon vasta sitten, kun yksityiset yrittäjät – ja ennen kaikkea Muskin kaltaiset visionäärit – alkavat tuuppia kehitystä eteenpäin.

SpaceX:llä on edessään silti vielä monta vastoinkäymistä ja Marsin asuttamisessa tulee varmasti myös ihmisuhreja, mutta näiden ei saa antaa hidastaa kehitystä.

Edessämme on ihmiskunnan eräs jännittävimmistä ajoista!

_{Juttuun on lisätty yksityiskohtia sen ensimmäisen julkaisun jälkeen.}