mars | Tiedetuubi

Jari Mäkinen

InSight-laskeutuja lähetettiin tänään klo 14.05 Suomen aikaa Kaliforniasta avaruuteen ja edelleen kohti Marsia. Mitä tästä tuoreimmasta Mars-aluksesta tulisi tietää ja miksi se on kiinnostava? Tässä kymmenen helposti sulatettavaa tietopalaa!

Ensin kuitenkin hieman taustaa.

InSight on eräänlainen välilento Nasalle, sillä se on lento-ohjelmassa kahden kalliin ja monimutkaisen kulkijan välissä. Pienen henkilöauton kokoinen Curiosity laskeutui Marsiin vuonna 2012 ja seuraavana on vuorossa toistaiseksi vain nimellä "Mars 2020" tunnettu kulkija, joka on kuin Curiosity – mutta hieman toisenlaisilla tutkimuslaitteilla varustettu.

Edellinen Mars-lento Yhdysvalloista oli planeettaa kiertämään lähetetty MAVEN vuonna 2014 ja InSightin piti olla vuorossa jo vuonna 2016, mutta tuolloin sen laukaisua päätettiin lykätä, koska sen tutkimuslaitteessa havaittiin vikaa.

InSight perustuu teknisesti vuonna 2008 Marsin pohjoisnavan tuntumaan laskeutuneen Phoenix-laskeutujaan. Sen mukaan päätettiin laittaa kulkijoista yli jääneitä kameroiden ja mittalaitteiden varakappaleita, joiden lisäksi tarvittiin tosin varsinaisia tutkimuslaitteitakin, ja niiden suhteen Nasa keksi hyvän idean: ne pyydettiin Euroopasta. Niinpä ranskalaiset tekivät (ja maksoivat) seismometrin ja saksalaiset vastasivat pääosin pinnan alle tunkeutuvat mittalaitemyyrän tekemisestä.

Näin Nasa pääsi varsin halvalla: lennon hinta on noin 545 miljoonaa euroa, tosin lennon lykkääminen vuodesta 2014 tähän kevääseen maksoi lisää noin 120 miljoonaa euroa.

Nyt kuitenkin lento päässee matkaan ja tiedossa on erittäin kiinnostava, mutta kenties ei kovin näyttävä tutkimuslento.

1. Miksi InSight on kiinnostava?

Eräs kiinnostavimmista avoimista kysymyksistä Marsin suhteen on sen sisäinen rakenne. Maapallon sisustaa voidaan tutkia kätevimmin seismometrillä, eli mittaamalla maanjäristyksien kulkua maapallon sisäosien läpi ja analysoimalla signaalien kulkua. Idea InSightissä on jotakuinkin sama, eli sen mukana on seismometri – hyvin herkkä sellainen.

Ongelmana Marsissa on kuitenkin se, että siellä ei ole tiettävästi maanjäristyksiä samaan tapaan kuin Maassa, koska siellä ei ole liikkuvia mannerlaattoja. Voi olla, että seismometri havaitsee kuitenkin joitain pieniä tärinöitä, jotka tulevat Marsin kuoren raksumisesta tai vähäisestä tulivuoritoiminnasta. Lisäksi Marsiin iskeytyvät meteorit lähettävät tärähdyksiä Marsin läpi ja kuorta pitkin.

Signaalien avulla voidaan siis hahmotella, millainen Marsin sisusta on. Tutkijat odottavat havaitsevansa parin Maan vuoden aikana useita kymmeniä järistyksiä.

Lisäksi laskeutujassa on mukana laite, joka junttaa mittalaitteita Marsin pinnan sisälle, kenties joka viiden metrin syvyyteen. Siellä se mittaa lämpötilaa ja tutkii olosuhteita; vaikka se ei ota näytettä syvältä, jo pelkästään marsperän kovuuden tutkiminen auttaa ymmärtämään paljon sitä, mitä pinnan alla on. Voi olla, että siellä on jäätä.

Otsikkokuvassa seismometri on laskeutujan edessä vasemmalla ja pinnanalaistutkimuslaite vasemmalla. Kummatkin nostetaan laskeutujan päältä pinnalle robottikäsivarrella.

2. Millainen InSight on?

Periaatteessa laskeutuja on hyvin yksinkertainen: se on noin puolitoista metriä halkaisijaltaan oleva, lähes ympyrän muotoinen levy, jonka alapuolella ovat laskeutumisjalat ja laskeutumisessa tarvittavat rakettimoottorit, ja päällä tutkimuslaitteet, robottikäsivarsi, kameramasto ja antennit, joiden avulla siihen ollaan yhteydessä.

Sen sivuilla ovat lähes saman kokoiset, ympyrän muotoiset, kukan terälehtien tapaan avautuvat aurinkopanaalit.

Nyt, kun InSight on nyt pakattuna raketin nokassa, ovat sen aurinkopaneelit taivutettuna kasaan ja koko paketti on Marsiin laskeutuessa suojaavan kapselin sisällä.

Itse laskeutujan massa on 358 kg, mutta se on vain noin puolet matkaan laukaistavasta massasta: kapseli, jonka sisällä laskeutuja on, ja sen alla oleva lämpökilpi, jonka tehtävänä on suojata laskeutujaa Marsin kaasukehään saavuttaessa, painavat yhdessä 189 kg, Avaruuden halki lentämisessä auttavan osan massa on 79 kg. Polttoainetta ja polttoainetankkien paineistamiseen vaadittavaa kaasua on 67 kg. Kokonaisuudessaan tämä paketti on massaltaan 694 kg.

Yllä olevassa piirroksessa näkyy myös oikealla olevan lämpökilven ja laskeutujan välissä oleva instrumenttiosa, eli tietokoneita ja laitteita, joita laskeutumisen aikana tarvitaan; paikka on valittu siksi, että tuossa kohdassa on tilaa. Kaikki on pakattu varsin tiiviisti!

Lisäksi matkaan lähtee kaksi pientä nanosatelliittia (joista myöhemmin enemmän tietoa), joiden massa on 13,5 kg, siis 27 kg yhteensä.

Kokonaisuudessaan Atlas-kantoraketti sysää siis kohti Marsia tällä laukaisulla 721 kg:n kuorman.

Kun InSight on laskeutuneena Marsin pinnalla, on sen korkeus 83-108 cm riippuen siitä, kuinka paljon joustamaan tarkoitettu laskeutumisjalusta painuu kasaan laskeutumisen voimasta. Laskeutujan lähes pyöreä keskusosa on halkaisijaltaan 1,56 metriä ja aurinkopaneelit avattuna kokonaisuus on kuusi metriä leveä.

Robottikäsivarren pituus on 2,4 metriä.

3. Miten InSight laukaistaan Marsiin?

Laskeutuja lähetetään kohti Marsia Atlas-kantoraketilla Kaliforniasta. Kyseessä on ensimmäinen Vandenbergin lentotukikohdasta tehtävä planeettaluotaimen lähetys, ja se johtuu siitä, että Floridassa, Cape Canaveralissa alkaa olla ruuhkaa – juuri nyt SpaceX valmistelee siellä raketin lähetystä ja planeettalennon – jonka lähtö saattaa lykkääntyä, mutta jonka täytyy päästä matkaan ajoissa – laittaminen mukaan laukaisulistaan olisi tehnyt sen ja muiden laukaisemisista hankalaa.

InSight on myös sen verran kevyt lasti, että se voidaan lähettää matkaan Kaliforniasta. Sieltä laukaistaan normaalisti satelliitteja maapallon napojen kautta kulkeville radoille, eikä sieltä voida käyttää hyväksi maapallon pyörimisliikettä. Kun raketti laukaistaan kohti itää, "auttaa" Maan pyöriminen osaltaan saavuttamaan tarvittavan ratanopeuden, mutta Kaliforniasta ei voida lähettää raketteja Yhdysvaltain mantereen päälle.

Tässä tapauksessa niin ei siis tarvitse tehdä, vaan jopa Atlas-kantoraketin kevytversio V401 riittää sysäämään InSightin Marsia kohden vievälle radalle.

Atlas lähtee lentämään hieman Los Angelesin yläpuolella rannikolla olevasta laukaisupaikasta etelään. Raketin ensimmäinen vaihe toimii hieman yli neljä minuuttia, minkä jälkeen se putoaa pois ja toinen vaihe aloittaa toimintansa. Se toimii ensin noin yhdeksän minuuttia, minkä jälkeen raketti on maapalloa kiertävällä radalla noin 185 kilometrin korkeudessa.

Se on kuitenkin vasta välietappi: toinen vaihe syttyy pian uudelleen ja sysää laskeutujan kohti Mars-rataa. Tällöin laukaisusta on kulunut noin puolitoista tuntia.

InSight irtoaa omille teilleen ja toinen vaihe tekee pienen ratamuutoksen, jotta se ei vanhingossa osu laskeutujaan.

Hetkeä myöhemmin pienet MarCO-nanosatelliitit irrotetaan ja toinen vaihe muuttaa jälleen rataansa.

Jos Atlas ei voi lähteä tänään matkaan, niin laukaisua voidaan yrittää uudelleen päivittäin kesäkuun 8. päivään saakka. Jokaisena päivänä sopiva laukaisuikkuna on noin kahden tunnin mittainen.

4. Kauanko matka kestää?

Mars on nyt 121 miljoonan kilometrin päässä Maasta, mutta InSight ei tule lentämään sinne suoraan. Maasta lähdettyään se on oikeastaan soikealla radalla Auringon ympärillä siten, että kun Mars kulkee eteenpäin radallaan, kohtaavat ne toisensa ensi marraskuun lopussa.

Lentomatkaa on kaikkiaan noin 485 miljoonaa kilometriä. Planeettainvälisen lennon aikana rataa tarkkaillaan ja muutetaan tarpeen mukaan siten, että laskeutuminen Marsiin tapahtuu tarkalleen 26. marraskuuta 2018. Matka siis kestää noin kuusi ja puoli kuukautta.

Itse asiassa aika säädetään tarkasti siten, että laskeutumispaikalla on laskeutumisen aikaan iltapäivä parhaimmillaan; näin InSight voi laskeutua hyvissä olosuhteissa sään ja valaistuksen suhteen, ja se saa saman tien reippaasti sähköä aurinkopaneeleistaan, kun paneelit on saatu auki.

Marsissa laskeutumispaikalla ensi marraskuussa on talvi. InSight pääsee näin toimimaan mukavasti kevän koittaessa.

5. Kuinka InSight laskeutuu Marsiin?

Hyvin rauhallista planeettainvälistä lentoa seuraa hektinen toiminta, kun InSight syöksyy suin päin Marsiin ja laskeutuu sen pinnalle. Aikaa kaasukehään osumisesta siihen, kun InSight on pinnalla, kuluu vain seitsemän minuuttia.

Tapahtumat alkavat 47 minuuttia ennen laskeutumista, kun InSightin ja laskeutumislaitteiden lämmittimet laitetaan päälle. Pian laskeutujaa läpi avaruuden ohjannut pieni osa irrotetaan ja laskeutuja suojakapselinsa sisällä jatkaa yksin eteenpäin.

Se syöksyy suoraan planeetan kaasukehään ja alla oleva lämpökilpi suojaa sitä. Kaasun kitkakuumennus alkaa noin 126 kilometrin korkeudessa.

Laskuvarjo avautuu noin 12 kilometrin korkeudessa ja lämpökilpi irrotetaan noin 10 kilometrin korkeudessa. Nyt laskeutujan kamera pääsee näkemään hyvin alas Marsin pintaan. Laskuteline avautuu noin viiden kilometrin korkeudessa ja myös tutka alkaa nyt mitata tarkkaa korkeutta.

Noin 1100 metrin korkeudessa laskeutuja putoaa kapselistaan ja samalla se irtoaa laskuvarjosta; se on nyt vapaassa putoamisliikkeessä alaspäin 215 kilometrin tuntinopeudella.

12 pientä rakettimoottoria syttyy ja laskeutuja hidastaa putoamisnopeuttaan tutkan ohjaamana. Se tarkkailee laskeutumispaikkaansa ja osaa välttää siinä olevia mahdollisia vaarallisia kiviä. Se myös kääntyy tässä lennon loppuvaiheessa siten, että sen tuleva työskentelyalue osoittaa etelään ja aurinkopaneelit levittäytyvät itä-länsi-suuntaan.

Laskeutuminen 50 metrin korkeudesta pinnalle tapahtuu noin puolessa minuutissa, siis kohtalaisen hitaasti ja rauhallisesti. InSight osuu pintaan lopulta reipasta kävelyvauhtia, 8,6 km/h.

InSight perustuu Phoenix-laskeutujaan ja siten laskeutuminenkin tapahtuu hyvin samaan, jo siis luotettavaksi osoittautuneeseen tapaan. Phoenixin laskeutumiseen verrattuna nyt nopeus, jolla InSight osuu Marsin kaasukehään on tosin hieman pienempi (5,5 km/s, kun Phoenixilla se oli 5,6 km/s) ja laskeutumispaikka on 1.5 kilometriä korkeammalla, eli kaasukehä ei ennätä hidastamaan laskeutumista niin paljoa kuin edellisellä kerralla.

InSight on myös hieman painavampi (608 kg vs. 573 kg).

6. Miten laskeutumispaikka on valittu?

InSigtin laskeutumispaikaksi on valittu laaja laavatasanko nimeltä Elysium Planitia, eli Elysiumtasanko. Se sijaitsee lähellä Marsin päiväntasaajaa, vain noin 4.5° sen pohjoispuolella.

Kuten yleensä laskeutumispaikkoja valitessa, on päätös tehty monen tekijän perusteella, joista tärkein on ollut se, että alue on turvallinen. Siellä ei ole rotkoja tai isoja kraattereita, jotka voisivat koitua laskeutujan kohtaloksi. Siellä ei ole myöskään paljon isoja kivenmurikoita tai muita vaaratekijöitä.

Alue, jonne laskeutuja koetetaan saada osumaan, on noin 130 km pitkä ja 27 km leveä soikio.

Paikka on myös sellainen, että siellä laskeutuja voi hyvin tehdä työtään ja se on tieteellisesti kiinnostava. Curiosity-kulkija ei ole kovin kaukana, mutta kuitenkin sen verran kaukana, että maisemat ovat erilaisia.

Ennusteen mukaan laskeutumisen aikaan lämpötila laskeutumispaikalla on varsin miellyttävä, kenties jopa -8°C. Yöllä lämpötila laskee lähelle sataa pakkasastetta.

7. Kauanko InSight tekee työtään?

InSightin on suunniteltu toimivan vähintään yhden Marsin vuoden ajan, eli lähes kaksi vuotta Maan ajanlaskun mukaan. Viime aikoina Mars-alukset ovat kuitenkin toimineet paljon suunniteltua pitempään, joten on mahdollista, että myös InSight jatkaa toimiaan tämänkin jälkeen.

Phoenix toimi lopulta kaksi kuukautta laskettua pitempään, mutta sen laskeutumispaikka Marsin pohjoisnavan tuntumassa oli hyvin haastava. Lämpötila laski siellä nopeasti ja laskeutuja peittyi lopulta todennäköisesti yli metrin paksuiseen hiilidioksidijäähän.

InSigh on puolestaan päiväntasaajalla, missä lämpötilat ovat paljon mukavampia. Suurin ongelma saattaa olla pölyn kerääntyminen aurinkopaneelien päälle, sillä paikallaan oleva laskeutuja ei voi muuttaa asentoaa ja karistella pölyjä samaan tapaan kuin kulkijat.

8. Kuinka InSightin tutkimuslaitteet toimivat?

Nimi InSight tulee sanoista Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport, mikä kertoo lennon päätarkoituksen: Marsin sisustaa ja selvittää sen ytimen koko sekä mitata planeetan lämpötasapainoa.

Kuten jutun alussa mainittiinkin, on päätutkimuslaite seismometri. Itse asiassa siinä on kolme sellaista, yksi joka suuntaan. Ne ovat 22 cm halkaisijaltaan olevan puolipallon muotoisen tyhjiökammion sisällä. Laskeutujan robottikäsivarsi nostaa sen makaamaan laskeutumispaikan kamaralle.

Laitteessa on ulompi suojakuori sekä seismometrit sen sisällä, pinnan päälle laskettuina.

Seismometrin on tehnyt Ranskan kansallinen avaruustutkimuskeskus.

Laskeutujassa on mukana myös saksalaistekoinen Marsin pinnan lämmönjohtavuutta mittaava laite, joka junttaa anturinsa viiden metrin syvyyteen pinnan alle. 40 cm pitkä ja lähes kolme senttiä leveä anturipää on yhdistetty laskeutujaan pitkällä johdolla, missä on myös lämpömittareita,

Lisäksi kyydissä on magnetometri, kameroita, säämittareita sekä italialaisten tekemä laserheijastin, jonka avulla tulevaisuudessa lasereilla varustetut kiertolaiset voivat mitata tarkasti korkeutta. Passiivinen heijastin toimii myös silloin, kun laskeutuja ei enää ole hengissä.

9. Millaisia ovat mukana lähtevät nanosatelliitit?

Kyydin kohti Marsia saa myös kaksi pientä MarCO-nimistä satelliittia, jotka perustuvat samaan cubesat-formaattiin, jollainen oli muun muassa Aalto-1 -satelliitti.

Tähän mennessä tällaisia ei ole kuitenkaan lähetetty planeettalennoille, joten kyseessä on historiallinen tapaus. Kiinnostavaa onkin nähdä miten nanosatelliittitekniikka toimii ulkoavaruudessa.

Nanosatelliitit nousevat avaruuteen ja lähtevät Marsin suuntaan siis samalla kyydillä, mutta lentävät sinne itsenäisesti. Niissä ei ole rakettimoottoreita, joten ne eivät jää kiertämään Marsia vaan suhahtavat sen ohitse planeettainväliseen avaruuteen.

Ne kuitenkin lentävät Marsin ohi jotakuinkin samaan aikaan kuin InSight laskeutuu, joten ne voivat osaltaan tarkkailla sitä, miten laskeutuminen sujuu. Varsinainen laskeutumisseuranta tosin tehdään Marsin kiertoradalla olevilla satelliiteilla.

10. Mitä kaikkea Marsissa on nyt?

Marsia tutkitaan parhaillaan monin erilaisin luotaimin. Sen pinnalla on toiminnassa kaksi kulkijaa, ydinkäyttöinen isompi Curiosity ja pienempi, jo vuodesta 2003 huristellut Opportunity.

Kiertoradalla Marsin ympärillä on toiminnassa kolme Nasan satelliittia, konkari 2001 Mars Odyssey, jo yli kymmenvuotias Mars Reconnaissance Orbiter ja MAVEN, minkä lisäksi Euroopan avaruusjärjestön Mars Express on ollut toiminnassa jo vuodesta 2003 – ja voi siis edelleen hyvin – ja tuorein tulokas on niin ikään ESAn ExoMars-hankkeeseen kuuluva Trace Gas Orbiter. Se saapui Marsiin lokakuussa 2016.

Myös intialainen Mangalyaan on edelleen toiminnassa. Se saapui Marsia kiertämään vuonna 2014.

*

Jutun otsikkoa ja ingressiä on muutettu laukaisun jälkeen.

Jari Mäkinen

Berliinissä pidettiin viime viikolla kansainvälinen kokous, jossa aiheena oli näytteen tuominen Marsista maanpäällisissä laboratorioissa tutkittavaksi. Avaruusjärjestöt ilmoittivatkin laittavansa nyt ison vaihteen päälle tässä kunnianhimoisessa hankkeessa.

Jos tutkijoilta kysytään, niin paras tapa viedä Marsin tutkimusta kunnolla eteenpäin on tutkia Marsin maaperästä – tai marsperästä – otettuja näytteitä kunnolla. Koska Marsiin voidaan lähettää vain pieniä ja kyvyiltään varsin rajallisia minilaboratorioita, on ainoa tapa tällaiseen kunnolliseen tutkimukseen täällä Maassa.

Nykyaikaiset laboratoriot ovat niin kyvykkäitä, että pienenpienestä määrästä näytettä saadaan selville paljon erilaisia asioita näytteen olemuksesta, koostumuksesta, historiasta ja myös olosuhteista, missä se on ollut, sekä aineista sen ympärillä. Laboratoriotutkimukset ovatkin mullistaneet muun muassa historiantutkimuksen, geologian ja rikosten selvittelyt.

Niinpä pienestäkin määrästä marsperää saataisiin selville monia asioita punaisen planeetan historiasta ja nykyisyydestä, sekä todennäköisesti paljon lisätietoa siitä, onko Marsissa elämää. Tai onko sitä ollut.

Tärkeää on myös se, että näytteitä voitaisiin tutkia useissa laboratorioissa: samojen tutkimusten tekeminen eri menetelmin eri paikoissa lisää tulosten luotettavuutta. Nyt tietoja saadaan vain yhdestä, pitkän avaruusmatkan tehneestä pikkulaboratoriosta.

Tällaista näytteenhakulentoa on suunniteltu jo pitkään, mutta moni tekijä on pitänyt sitä pelkkänä haaveena. Olennaisin asia on ollut rahan puute, mutta siihen liittyen aivan yhtä olennaista on ollut tarvittavan tekniikan osaaminen.

Yksinkertaista, mutta vaikeaa

Periaatteessa homma on hyvin suoraviivainen. Lähetetään Marsin pinnalle kulkija, joka tonkii sopivan näytteen Maahan lähetettäväksi. Laukaistaan Marsiin raketti, joka voi nostaa näytteen Marsia kiertävälle radalle. Ja lennätetään Marsiin alus, joka voi tuoda näytteen Marsista Maahan.

Siis näin:

Teknisesti tämä on kuitenkin vaikeaa, eikä Marsista ole koskaan lähdetty takaisin. Kuusta on tehty kuitenkin näytteenhaku robottiluotaimin, jopa useamman kerran, joten periaatteessa homma kyllä osataan – mutta Mars on paljon kauempana kuin Kuu ja Mars on myös suurempi kuin Kuu.

Näytteenhakulentoa on suunniteltu jo pitkään ja sen tekniikkaa on paitsi pohdittu, niin myös testattu pienessä mittakaavassa. Tärkeintä hankkeelle olisikin saada se kunnolla eteenpäin, jolloin laitteita voitaisiin alkaa toden teolla suunnitella ja rakentaa todellista lentoa varten.

Siksi ESA ja Nasa ehdottavat nyt näytteenhakulennon tekemistä ja polkaisevat sen alkuun pienellä ja helpolla, mutta samalla konkreettisella tasolla: vuonna 2020 Marsiin lähetettävä kulkija varustetaan kapselilla, jonka sisälle voidaan laittaa 31 huopakynän kokoista sylinteriä, joiden sisälle näytteet kaadetaan kulkijan robottikäsivarrella.

Kulkija on on tekeillä ja näytekapselin lisääminen siihen onnistuu helposti. Sellainen on jo suunniteltu ja sitä testataan parhaillaan.

Tästä eteenpäin suunnitelma tarvitsee jo pidemmälle meneviä päätöksiä sekä rahoitusta.

Toinen etappi on laskeutuja, joka kantaa mukanaan rakettia, joka pystyy laukaisemaan jotakuinkin jalkapallon kokoisen näytekapselin Marsia kiertävälle radalle. Siinä on lisäksi pieni kulkija, jonka tehtävänä on noutaa näytekapseli Mars 2020 -kulkijasta ja tuoda raketin luokse sekä asettaa kapseli raketin nokkaan.

Raketti ei siis kykene sinkoamaan näytekapselia takaisin kohti Maata, joten tätä varten pitää Marsiin lähettää alus, jonka tehtävänä on käydä hakemassa näytekapseli Marsia kiertävältä radalta, napata se kiinni, ottaa kyytiinsä ja lähteä kapselin kanssa kotimatkalle.

Jälleen hyvin helppo sanoa, mutta vaikeaa tehdä; etenkin pienen, todennäköisesti täysin passiivisen näytekapselin paikantaminen ja mukaan nappaaminen on vaikeaa. Tämän kun pitää toimia automaattisesti Marsin kiertoradalla ilman, että lennonjohto voi puuttua toimiin reaaliajassa.

Siihen, miten näytekapseli palautetaan Maan pinnalle, on esillä kaksi vaihtoehtoa.

Ensimmäinen ja todennäköisempi on se, että kapselin Maahan tuovassa aluksessa on lämpökilvellä ja laskuvarjolla varustettu maahanpaluukapseli (siis näytekapseli laitetaan maahanpaluukapselin sisälle), joka pudotettaisiin alas Yhdysvaltain autiomaahan. Sieltä se toimitettaisiin eteenpäin varta vasten tehtyyn hermeettisesti suojattuun laboratorioon, missä näytteet otettaisiin esiin.

Toinen vaihto ehto on se, että astronautit käyvät hakemassa kapselin Maan luona ja joko tuovat sen mukanaan Maahan tai lähettävät erikseen Maahan palaavalla rahtialuksella alas.

Mars-kokouksessa esiteltiin erilaisia vaihtoehtoja näytteen hakevaksi ja ylös Marsista laukaisevalle laskeutujalle. Se voitaisiin lähettää matkaan vuonna 2026 ja sen mukana oleva kulkija voisi olla massaltaan 125 kg, taivaltaa noin 15 kilometrin päähän ja toimia 155 Marsin vuorokauden ajan. Laskeutujan pitäisi siis pystyä laskeutumaan varsin lähelle Mars 2020 -kulkijaa, jotta sen mukana oleva pikkukulkija saisi haettua näytteet.


Mars 2020 -kulkija.

Näytekapselin massa olisi noin kolme kiloa, mistä näytteitä olisi noin kilon verran. Hieman yli metrin pitkä raketti nostaisi sen noin 250 kilometrin korkeudessa olevalle radalle Marsin ympärillä.

Maahan näytekapselin hakeva laite voitaisiin lähettää matkaan vuonna 2028 ja se voisi tuoda kallisarvoisen lastinsa vuonna 2029. Vuodet kuitenkin ovat tässä vaiheessa hahmotelmia, sillä rahoitusta ei hankkeelle vielä ole. Esimerkiksi Euroopan puolella hankesuunnitelma esitellään ensi vuonna ESAn ministerikokouksessa ja toivotaan, että se saisi siellä vihreää valoa.

Konferenssissa oli mukana myös edustaja avaruusalaa ravistelleesta SpaceX:stä, mutta hänen viestinsä tulevasta BFR-raketista, sen mahdollisuuksista ja yhtiön suunnitelmista lähettää satoja ihmisiä Marsiin samoihin aikoihin kun avaruusjärjestöjen haaveissa pieni kulkija olisi tonkimassa näytettä Marsissa, jätettiin hieman sivuun.

On hyvinkin mahdollista, että tämänkin jutun aiheena oleva näyttenhakulento tuntuu naurettavalta puuhastelulta, kun ensimmäinen BFR rullataan parin vuoden päästä ulos hangaarista.

Jos siellä on meille vaarallisia mikrobeja...

Eräs tärkeimmistä syistä tutkia näytettä Marsista hyvin tarkasti on selvittää ikuisuuskysymys siitä, onko Marsissa elämää. Jos sitä on tai jos sitä on ollut, niin siitä on todennäköisesti jäänyt ainakin pieniä jälkiä.

Parhaassa tapauksessa näytteessä on fossiileita tai aivan parhaimmassa tapauksessa jopa edelleen elävää elämää.

Tosin jos näytteessä on oikeaa elämää, niin sitten tilanne voi olla vaarallinenkin: emme tiedä miten maapallon elämä ja Marsin elämä tulevat keskenään toimeen. Marsin elämä voisi levitä kaikkialle maapallolla ja jopa koitua kohtalokkaaksi meille.

Konferenssissa tutkijat keskustelivatkin innokkaasti siitä, mitä mahdolliselle näytteissä olevalle Mars-elämälle tulisi tehdä. Pitäisikö se jopa tappaa tietoisesti ja tutkia vasta sen jälkeen? Suurin osa oli kuitenkin sitä mieltä, että näin ei tulisi tehdä. Sen sijaan näyte pitää tutkia kaikkein korkeimman turvaluokituksen saaneessa, ympäristöstä täysin eristetyssä laboratoriossa.

Joka tapauksessahan näytteet vietäisiin saman tien Maahan saapumisen jälkeen erityiseen tutkimuslaitokseen, missä ne olisivat suojassa. Sen jälkeen, kun näytteiden mahdollinen vaarallisuus tai vaarattomuus tunnetaan, niitä voitaisiin jakaa tutkimuslaitoksille ympäri maapallon. Homma toimisi siis samaan tapaan kuin aikanaan kuunäytteiden kanssa, joskin näiden näytteiden kanssa pitää olla vieläkin varovaisempi.

Elämän lisäksi kiinnostavaa näytteissä on niiden mahdollinen haitallisuus ihmisille. Voi olla, että Marsin hienojakoinen pöly on vaarallista esimerkiksi keuhkoihin joutuessaan. Tätä pitää tutkia mieluiten jo ennen kuin ihmisiä lähetetään Marsiin.

Vaikka pölystä ei olisi terveyshaittaa, on se kuitenkin harmillista. Näytteen tutkiminen auttaakin kehittämään keinoja pölyn torjuntaan tulevilla Mars-asemilla.

Lisäksi näytteet kertovat luonnollisesti paljon Marsin geologisesta kehityksestä ja edelleen koko aurinkokunnan olemuksesta.

Mars-meteoriitti

Näytteitä on jo!

Itse asiassa Marsista on jo näytteitä Maassa: tutkijat ovat löytäneet tähän mennessä satakunta meteoriittia, jotka ovat peräisin punaiselta planeetalta.

Yksi niistä on oikealla olevassa kuvassa oleva 320-grammainen (NWA) 7034, joka löydettiin Saharasta vuonna 2011. Meteoriitit ovat kuitenkin olleet pitkään avaruudessa ja "saastuneet" maapallolla, joten ne eivät ole lähellekään yhtä hyviä kuin Marsista kontrolloiduissa olosuhteissa suoraan laboratorioon tuodut näytteet.

Näytettä ei haettaisi Marsista myöskään ihan mistä vain. Jo nyt kulkijoiden ja kiertoradalla olevien luotainten avulla on saatu varsin hyvä kuva Marsin eri alueista ja niillä todennäköisesti aikanaan olleista olosuhteista.

Esimerkiksi Gale-kraatteri, missä Curiosity-kulkija on parhaillaan hommissa, on paljastunut sellaiseksi, että siellä on mahdollisesti ollut aikanaan elämää.

Vastaavia paikkoja on Marsissa todennäköisesti muuallakin, mutta koska se tunnetaan hyvin ja siellä liikkumisesta tiedetään paljon, niin se on eräs todennäköisimmistä paikoista näytteen hakemiseen.


Gale-kraatteria Curiosityn kuvaamana.

Markus Hotakainen

Marsia on perinteisesti pidetty Aurinkokunnan planeetoista ykköskandidaattina Maan ulkopuolisen elämän tyyssijaksi. Ei kuitenkaan niin perinteisesti kuin voisi kuvitella.

Vielä 1800-luvun puolivälissä Venus oli yhtä lailla tapetilla, kun pohdittiin elämää muualla maailmankaikkeudessa. Vasta Marsin kanavien löydyttyä 1870-luvun loppupuolella vaaka kallistui vankasti punaisen planeetan puolelle.

Kanavat eivät olleetkaan merkki kehittyneen sivilisaation olemassaolosta, vaan ne osoittautuivat näköharhaksi. Silti Mars säilytti statuksensa kaikkein kiinnostavimpana tutkimuskohteena.

Venusta on toki tutkittu sekä kiertoradalta että muutaman tunnin pinnalla toimineiden panssaroitujen luotainten avulla, mutta elämä ja Venus eivät oikein ole mahtuneet samaan lauseeseen.

Sisemmän naapuriplaneettamme olosuhteet ovat kieltämättä ankarat. Siinä missä Marsissa on harva kaasukehä ja pakkasta normisti satakunta astetta, Venuksessa kaasukehän paine on pinnalla samaa luokkaa kuin Maan merissä kilometrin syvyydessä, pintalämpötila on yli 450 celsiusastetta ja taivaalta sataa happoa. Ja planeetta on rutikuiva.

Tutkijat ovat silti palanneet vanhaan ajatukseen Venuksen mahdollisesta elämästä, mutta toisin kuin 1800-luvulla, jolloin naapuriplaneettamme arveltiin muistuttavan olosuhteiltaan meikäläisiä sademetsiä, tällä kertaa tarkastelun kohteena on Venuksen kaasukehä ja koko planeettaa peittävä pysyvä pilviverho.

"Venuksella on ollut yllin kyllin aikaa synnyttää elämää", arvelee tutkimusta johtanut Sanjay Limaye Wisconsinin yliopistosta. "Joidenkin mallien mukaan Venuksessa oli elinkelpoinen ilmasto ja pinnalla nestemäistä vettä jopa kahden miljardin vuoden ajan eli paljon pidempään kuin Marsissa arvellaan olleen."

Maan ilmakehästä on löytynyt bakteereja yli 40 kilometrin korkeudesta. Muutenkin pieneliöiden sietokyky tuntuu olevan erinomainen: niitä on kuumissa lähteissä, merten syvänteissä, happojärvissä, melkein missä tahansa. Miksei sitten myös Venuksen kaasukehässä korkeudella, jolla paine ja lämpötila ovat siedettävissä rajoissa?

"Maassa tiedämme elämän pärjäävän hyvin happamissa oloissa. Se voi käyttää ravintonaan hiilidioksidia ja vapauttaa rikkihappoa", toteaa tutkimukseen osallistunut Rakesh Mogul. Hän muistuttaa, että Venuksen kaasukehä koostuu suurimmaksi osaksi hiilidioksidista ja sen pilvet rikkihappopisaroista.

Itse asiassa Venuksen mahdollista elämää pohdittiin jo 1960-luvulla, jolloin planeetalle alettiin lähettää luotaimia. Niiden tekemien mittausten mukaan 40–60 kilometrin korkeudessa olosuhteet ovat sellaiset, että mikrobitasoinen elämä voisi olla mahdollista.

Niin ikään tutkimuksessa mukana ollut Grzegorz Slowik oli jo aiemmin todennut, että maapallolla esiintyy bakteereja, jotka absorboivat eli imevät itseensä valoa samaan tapaan kuin luonteeltaan toistaiseksi tuntemattomat hiukkaset, jotka saavat aikaan tummia läiskiä Venuksen pilviverhossa.

"Venuksessa havaitaan ajoittain esiintyviä tummia, rikkiä sisältäviä läiskiä, jotka erottuvat erityisesti ultraviolettisäteilyn aallonpituuksilla. Ne ovat näkyvissä useita päiviä muuttaen muotoaan ja kirkkauttaan kaiken aikaa", Limaye kertoo.

Tutkijoiden mukaan pilviverhon läiskät muistuttavat Maan järvissä ja merissä esiintyviä leväkukintoja, mutta Venuksen tapauksessa ne esiintyvät korkealla kaasukehässä. Hiukkasten koko näyttää olevan lähes täsmälleen sama kuin joillakin Maan bakteereilla, mutta toistaiseksi Venusta tutkineissa luotaimissa ei ole ollut instrumentteja, joilla olisi voitu erottaa elollinen aines elottomasta.

Venuksen kaasukehää ja sen mahdollista elämää voitaisiin tutkia esimerkiksi suunnitteilla olevalla VAMP-luotaimella (Venus Atmospheric Maneuverable Platform). Se olisi eräänlaisen ilmalaivan ja lentokoneen hybridi, joka voisi leijua ja liikehtiä Venuksen kaasukehässä korkeuksilla, joilla olosuhteet ovat otolliset pieneliöiden kannalta.

Jo sitä ennen uutta tietoa on ehkä saatavissa Venäjän suunnittelemalla Venera-D-luotaimella, johon NASA on mahdollisesti osallistumassa. 2020-luvulle kaavaillussa projektissa olisi kiertolaisluotain ja laskeutuja sekä NASAn toteuttama pinta-asema ja kaasukehässä leijuva tutkimusalus.

Venuksen elämän "renessanssista" kerrottiin Wisconsinin yliopiston uutissivuilla ja tutkimus on julkaistu Astrobiology-tiedelehden verkkoversiossa.

Kuvat: Northrop Grumman Corporation (VAMP) ja Akatsuki/Institute of Space and Astronautical Science/Japan Aerospace Exploration Agency (Venus)

Jari Mäkinen

SpaceX on ilmoittanut aloittavansa uuden jättisuuren rakettinsa, lempinimeltään BFR:n (Big Fucking Rocket tai siistimmin Big Falcon Rocket) koelennot ensi vuonna. Samalla uudelle raketille ollaan jo varaamassa rakennus- ja kuljetuspaikkona. Onko uusi aika alkamassa?

SpaceX ja sen perustajajohtaja Elon Musk ovat tunnettuja siitä, että he tekevät mitä lupaavat, mutta samalla aikataulut venyvät aika tavalla.

Niin on käynyt tähän mennessä oikeastaan kaikissa yhtiön hankkeissa, mutta lopulta yhtiö on päässyt Falcon 9 -raketeillaan asemaan, missä sitä voidaan eittämättä pitää maailman johtavana avaruuslaukaisijana.

Falcon 9:n tuorein lento oli järjestyksessään jo 50:s ja muutamista onnettomuuksista huolimatta sen luotettavuus on osoittautunut erinomaiseksi.

Falcon 9:n ja sen raskaan, vähän aikaa sitten ensilentonsa tehneen Falcon Heavyn ura näyttää tosin jäävän lyhyeksi, sillä yhtiö aikoo korvata ne sekä tulevan miehitetyn Dragon-aluksensa uuden version varsin pian aivan uudella, todella suurella avaruusaluksella.

Huhujen mukaan uuden avaruusaluksen prototyyppiä ollaan jo rakentamassa ja Muskin mukaan tekee ensilentonsa ensi vuonna.

BFR koostuu kahdesta osasta: alla olevasta kantoraketista sekä sen päällä olevasta avarusualuksesta. Kummatkin ovat uudelleenkäytettäviä.

Ensilento tosin on vain pieni avaruusaluksen – ei koko raketin – pomppaus muutaman kilometrin korkeuteen Teksasissa, ja tarkoituksena on yksinkertaisesti testata aluksen kykyä nousta ja laskeutua pystysuoraan sen omien rakettimoottorien avulla.

Tärkeää näissä testeissä on se, että alus on suunniteltu nousemaan ja laskeutumaan pystysuoraan, ja siksi tätä ominaisuutta pitää testata kunnolla. Koska alus myös laskeutuu rakettimoottorien avustuksella, pystyy se toimimaan Maan lisäksi myös Kuussa ja Marsissa – kohteissa, minne alus varmasti tulee lentämään myöhemmin.

Muilla taivaankappaleilla homma hoituu kätevämmin kuin täällä maapallolla, koska niillä on pienempi painovoima.

Aluksen tarkoituksena paitsi viedä yksinkertaisesti rahtia avaruuteen, niin myös kuljettaa kymmeniä ihmisiä kerralla Marsiin, mutta tietysti se kykenee paljon muuhunkin. Sillä varmasti tullaan tekemään esimerkiksi kuulentoja.

Se on iso

BFR koostuu siis suuresta kantoraketista ja sen päällä avaruuteen saakka lentävästä avaruusaluksesta.

Kantoraketissa on 31 metaanilla ja nestehapella toimivaa Raptor- moottoria, jotka tuottavat lähes kaksi kertaa enemmän työntövoimaa yhdessä kuin kuuraketti Saturn V:n moottorit aikanaan.

Saturn V:n viisi F-1 -moottoria tuottivat noin 34 000 kN voimaa lentoonlähdössä; BFR:n moottorit tuottavat puolestaan noin 53 380 kN.

BFR:n kantorakettivaihe ja itse avaruusalus ovat yhdessä 106 metriä korkea yhdistelmä, jonka halkaisija on noin yhdeksän metriä. Alus pystyy kuljettamaan noin 150 tonnia tavaraa matalalle kiertoradalle Maan ympärillä ja satakunta tonnia Kuuhun.

Samalla alus on uudelleenkäytettävä: kuten Falcon 9:n ensimmäiset vaiheet nyt, palaavat BFR:n kantoraketit takaisin Maahan heti työnsä päätyttyä ja avaruusalukset lentonsa päätteeksi.

Kriitikoiden mielestä alukset eivät voi olla kuitenkaan kannattavia taloudellisesti, koska uudelleenkäytettävyyden vuoksi niissä on laukaisun aikaan niin paljon laskeutumisen vaatimaa "ylimääräistä" ajoainetta (hapetinta ja polttoainetta), että laukaisun hinta tulee liian kalliiksi. Tosin tätä samaa sanottiin myös Falcon 9:n ensimmäisten vaiheiden palauttamisista, ja väite osoittautui vääräksi.

Jää siis nähtäväksi kuinka edullinen aluksesta tulee, mutta SpaceX:n laskelmien mukaan alus on paitsi teknisesti mahdollinen, niin myös taloudellisesti kannattava. Yhtiön mukaan BFR:n lento maksaa saman verran kuin yhtiön ensimmäisen raketin, pienen Falcon 1:n laukaisut viime vuosikymmenellä.

BFR voi tehdä avaruustoiminnalle saman kuin Jumbo-Jet lentomatkustamiselle – uusi aika alkaa, kun iso koko tuo mukanaan suuria säästöjä.

Lisäksi se olisi vallankumouksellinen siksi, että alus on kokonaan uudelleenkäytettävä. Se pystyisi lentämään kiertoradalle ja takaisin lähes lentokonemaisesti: noustaan ilmaan, viedään kuorma avaruuteen, palataan takaisin, tankataan ja lennetään uudelleen.

BFR:n avaruusalus voisi olla miehitetty tai automaattinen. ja se voisi tehdä (toiveikkaan ajattelun mukaan) ensilentonsa avaruuteen vuonna 2020. Mars-lennot voisivat alkaa (jälleen hyvin optimistisesti ajatellen) vuonna 2024. Kuulennot siinä välissä.

Yhtiön tarkoituksena on korvata 2020-luvun alusta alkaen kaikki sen nykyiset raketit (Falcon 9 ja Falcon Heavy) ja alukset (Dragonin eri versiot) BFR:llä.

SpaceX on tiettävästi neuvottelemassa rakettien tekemiseen tarvittavista tiloista Los Angelesin läheltä Long Beachin satama-alueelta, sillä näin suurten rakettien ja avaruusalusten kuljettaminen maanteitse laukaisupaikalle Floridaan on käytännössä mahdotonta.

Ars technica -julkaisun mukaan kyseessä on suuri teollisuuskompleksi, jota tullaan käyttämään "suurien kaupallisten liikennevälineiden rakentamiseen ja käyttöön" ja tiloissa tullaan tekemään "tutkimus- ja kehitystyötä sekä todennäköisesti suorittamaan yleisiä tuotantotoimenpiteitä, kuten hitsaamista, komposiittien valmistusta, maalausta ja osien kokoonpanoa".

Määränpäänä Kuu: Orion vs. BFR

SpaceX on tehnyt aina lupaamansa ja kaikki merkit viittaavat BFR:n lentoihin varsin pian.

Silti toistaiseksi raketista saadut tiedot ovat pelkkää puhetta, kun taas toinen otsikoissa oleva avaruusalus, Orion, Nasan kumppaniensa tekemä ensimmäinen "oikea" kuualus sitten Apollojen on jo valmistumassa.

Itse asiassa Orion teki jo vuonna 214 ensilentonsa, tosin vajavaisena ja ainoastaan pikaisen menopaluu-lennon avaruuteen, ei kunnolla kiertoradalle – saati sitten Kuun luokse.

Tämänhetkisen suunnitelman mukaan nelipaikkainen Orion (kuvassa yllä) ja sen eurooppalaisvalmisteinen huoltomoduuli nousevat uusvanhalla SLS-raketilla ensilennolleen Kuun ympäri ensi vuonna.

Alus on siis mitä suurimmissa määrin totta ja sen edistymistä on voitu seurata jopa tuskastuttavan tarkasti, kun Nasa on tiedottanut hankkeen pienimmistäkin edistysaskelista. Kokonaisuudessaan hanke on kärsinyt valtavasti Yhdysvaltain avaruuspolitiikan heilahteluista ja itse avaruusalus on pienentynyt ja lennot ovat lykkääntyneet.

Orionin hyvä puoli on se, että siitä on varmasti tulossa pätevä ja moniin erilaisiin lentoihin sopiva alus, mutta samalla se on jo nyt vanhentunut. Lisäksi suunnitteilla oleva kuulento-ohjelma on erittäin konservatiivinen ja ponneton, etenkin verrattuna SpaceX:n (hieman lennokkaisiin) suunnitelmiin.

Ammattiastronautit Kuuta kiertämässä Apollo-aluksen uudelleenlämmitetyllä versiolla voivat olla harmissaan, jos SpaceX:n avaruusalus suhauttaa noin vain Kuun pinnalle kymmenet turistit mukanaan. Ja jos Kuun pinnalle voidaan viedä turisteja, miksi ei myös kokonainen geologien kenttäretki?

Joka tapauksessa tämänhetkisen virallisen suunnitelman mukaan nyt avaruusasemayhteistyöhön osallistuvat (läntiset?) maat rakentavat Kuun kiertoradalle avaruusaseman, jonka tekeminen alkaisi vuonna 2023 ja se olisi valmis ensi vuosikymmenen loppuun mennessä.

Sitä voisi käyttää kauemmaksi avaruuteen suuntaavien lentojen valmisteluun ja lopulta asema voitaisiin lähettää kohti Marsia astronauttien kanssa.

Hankkeen nimi on Deep Space Gateway, eli "Syvän avaruuden portti", ja se on toistaiseksi vain hahmotelma eikä sille ole rahoitusta.

Sen sijaan aikomuksena on käyttää ensimmäisiä Orionin miehitettyjä lentoja aseman rakentamisen aloittamiseen ja toivoa, että rahaa saadaan kasaan tarpeeksi myöhemmin.

Aivan ensimmäinen Orionin lento on toisin automaattinen: alus lentäisi vuoden 2019 alussa Kuun ympäri ja palaisi takaisin Maahan. Lento kestäisi 26–40 vuorokautta ja testaisi Orion-alusta ja sen huoltomoduulia perinpohjaisesti.

Seuraava lento olisi vuonna 2023 (siis neljän vuoden päästä miehittämättömästä lennosta!), jolloin mukana olisi neljä avaruuslentäjää, jotka viipyisivät kenties kolmekin viikkoa Kuun ympärillä.

Sitä seuraavia lentoja ei ole suunniteltu vielä tarkemmin, koska niihin ei ole rahoitusta.

Periaatteessa kuitenkin noin kerran vuodessa tehtävillä lennoilla rakennettaisiin nykyisen avaruusaseman tapaan lento lennolta useasta osasta koostuva asema, joka kiertäisi Kuuta ja olisi pitkiä ajanjaksoja kerrallaan miehitettynä. Lopullisessa asemassa olisi ainakin huoltomoduuli, asuinmoduuli, ilmalukko, varasto ja telakointiportti.

Jos kuitenkin SpaceX viilettää samaan aikaan suurella avaruusaluksellaan Kuun pinnalle saakka, on aika todennäköistä, että tähän viralliseen suunnitelmaan tulee muutoksia. Ei ole mitenkään mahdotonta, että Orion ja sen laukaisuun tehty avaruussukkulan tekniikkaan pitkälti perustuva SLS-raketti tullaan peruuttamaan parin lennon jälkeen.

Kannattaa myös muistaa se, ettei SpaceX ole yksin kehittämässä jättirakettia – vaikkakin se on suunnitelmissaan pisimmällä. Cape Canaveralissa rakennetaan jo tehdasta suurten, uudelleenkäytettävien New Glenn -rakettien valmistukseen ja kiinalaiset testaavat pian omaa jättiläistään, Pitkä marssi 9 -kantorakettia.

Elämme jänniä aikoja!

Juttua on editoitu ja selkeytetty ensijulkaisun jälkeen.

Markus Hotakainen

Phoenix-luotain laskeutui Marsin pohjoisille napaseuduille toukokuussa 2008. Pari kuukautta myöhemmin Mars Reconnaissance Orbiter otti HiRISE-kamerallaan (High Resolution Imaging Science Experiment) kuvan laskeutumispaikasta.

Kuvassa erottuvat sekä laskeutuja että sen jarrukilpi ja suojakotelo laskuvarjoineen. Niiden ympärillä näkyy tummempaa maaperää, kun isku on lennättänyt pintaa peittävää pölyä ilmaan.

Loka–marraskuun vaihteessa 2008 laskeutuja sammui, kun lähestyvän talven myötä lämpötila laski eivätkä aurinkopaneelit tuottaneet enää riittävästi virtaa laitteistoille ja niiden lämmittimille.

MRO-luotain kuvasi samaa aluetta viime jouluna. Maasto näyttää jokseenkin samanlaiselta, mutta Phoenix-laskeutuja ja muut kappaleet erottuvat paljon heikommin, sillä ne ovat vuosien saatossa peittyneet pölyyn. Kuvasta kuitenkin näkyy, kuinka tuuli on riepotellut laskuvarjon uuteen paikkaan.

Myös iskujen paljastama tummempi maaperä on jäänyt uudelleen pölyn peittoon ja kadonnut melkein kokonaan näkyvistä.

Kuvat: NASA/JPL-Caltech/Univ. of Arizona

Markus Hotakainen

NASAn Mars-kulkija Opportunity on nähnyt punaisen planeetan pinnalla jo 5 000 auringonnousua. Tammikuussa 2004 määränpäähänsä saapuneen robotin oli määrä toimia 90 Marsin vuorokauden ajan, joten "takuuaika" on ylitetty roimasti.

Sisarkulkija Spirit jämähti hiekkaan keväällä 2009 ja yhteys katkaistiin kaksi vuotta myöhemmin, mutta sinnikäs Opportunity jatkaa tutkimuksiaan Endeavour-kraatterissa, jonka reunamille se ehätti vuonna 2011. Nyt Opportunity on löytänyt kraatterin sisärinteeltä muodostelmia, jotka muistuttavat Maasta tuttuja roudan synnyttämiä kivijuovia.

Syynä voivat olla myös kovat tuulet, pienet maanvyörymät tai niiden yhdistelmä. Joka tapauksessa maankamara näyttää siltä kuin se olisi vastikään haravoitu.

Opportunityn tutkiman alueen, Perseverance Valleyn, alkuperää ei vielä tunneta. Se on saattanut syntyä yhtä lailla veden, jään kuin tuulenkin vaikutuksesta.

Kivijuovien löytyminen voi tarjota johtolankoja asian selvittämiseksi, mutta toistaiseksi tutkijat eivät tiedä varmuudella niidenkään syntymiseen johtanutta prosessia. Tai edes juovien ikää: ovatko ne tuoreita muodostelmia vai peräisin Marsin muinaisuudesta.

Punaisen planeetan ilmasto on vaihdellut vuosimiljoonien ja -miljardien kuluessa, sillä sen pyörimisakselin kaltevuudessa on tapahtunut mahdollisesti jopa kymmenien asteiden vaihteluita.

Yksi mahdollisuus on, että kivijuovat ovat syntyneet, kun Marsissa on aika ajoin satanut lunta. Sitä olisi kertynyt rinteisiin ja sulaessaan lumi olisi imeytynyt vetenä maaperään.

Lämpötilan vaihdellessa maa olisi välillä routaantunut ja välillä taas sulanut, jolloin kiviä kulkeutuu vähitellen syvemmältä pinnalle. Se selittäisi kivijuovien synnyn: samanlainen ilmiö on myös Maassa esiintyvien juovien taustalla.

Kuva: NASA/JPL-Caltech

Markus Hotakainen

Omanista löytyi vuonna 1999 yli 8,5-kiloinen meteoriitti, jonka todettiin olevan peräisin Marsista. Nyt pieni palanen planeettainvälisestä kulkurista palaa takaisin lähtöpaikkaansa.

Meteoriitista, joka on viralliselta nimeltään Sayh al Uhaymir 008 (SaU008), sahattu palanen ei matkaa Marsiin pelkästään nostalgiasyistä. Sitä käytetään kulkijan lasertutkimuslaitteen kalibrointikohteena.

SHERLOC-instrumentin (Scanning Habitable Environments with Raman and Luminescence for Organics and Chemicals) avulla pystytään erottamaan punaisen planeetan kivistä rakenteita, jotka ovat kooltaan ihmishiuksen paksuuden luokkaa. Jotta kaivattu tarkkuus saavutettaisiin, laserlaitteiston säätöjen on oltava täsmälleen kohdallaan.

Aikaisempienkin kulkijoiden mukana on ollut eri instrumentteja varten kalibrointikappaleita, mutta nyt turvaudutaan ensimmäistä kertaa "halpojen kopioiden" sijasta ehtaan tavaraan eli alkujaan Marsista peräisin olevaan kivenkappaleeseen.

Marsin suuret lämpötilanvaihtelut vaikuttavat kulkijan laitteisiin, samoin liikkuminen erilaisissa maastoissa. Siksi instrumentteja, tässä tapauksessa SHERLOCia, on aika ajoin justeerattava, jotta mittaustulokset ovat riittävän laadukkaita ja ennen kaikkea vertailukelpoisia keskenään.

SHERLOC on ensimmäinen rikostutkinnasta tuttuja menetelmiä käyttävä instrumentti, joka matkaa Marsiin. Kun ultraviolettisäteilyllä "valaistaan" hiiltä sisältäviä kemiallisia yhdisteitä, ne hohtavat luonteenomaisella tavalla. Mars-kulkijan on tarkoitus etsiä tällä tavoin merkkejä elämästä, joko menneitä tai nykyisiä.

Tutkijat pystyvät SHERLOCin avulla erottamaan Marsin kivistä sekä niiden rakenteen että kemiallisen koostumuksen. Ja kumpaakin on tarjolla kulkijan mukana lähtevässä marsilaisen meteoriitin kappaleessa.

Maapallolta on löytynyt alle 200 Marsista peräisin olevaa meteoriittia. Rajallisen valikoiman lisäksi avaruuteen lähettäminen asettaa kivenkappaleella tiettyjä vaatimuksia.

Ensinnäkin sen on oltava riittävän lujaa ainetta, jotta se kestää hajoamatta kantoraketin laukaisun ja myöhemmin laskeutumisen aiheuttaman tärinän.

Toisekseen sillä on oltava tiettyjä kemiallisia ominaisuuksia, jotta se on sopiva SHERLOCin kalibrointiin. SaU008 osoittautui ideaaliksi ja lisäksi siitä oli saatavilla kappale Lontoon luonnonhistoriallisesta museosta.

Jos tarkkoja ollaan, SaU008 ei ole ensimmäinen marsilainen meteoriitti, joka lähetetään takaisin kohti Marsia. Vuonna 1996 laukaistun Mars Global Surveyor -luotaimen mukana oli palanen Zagami-nimisestä meteoriitista. Se ei kuitenkaan päätynyt punaisen planeetan pinnalle saakka, vaan kiertää sitä edelleen vuonna 1996 toimintansa lopettaneen luotaimen mukana.

Mars-meteoriitin kotimatkasta kerrottiin Jet Propulsion Laboratoryn uutissivulla.

Kuva: NASA/JPL-Caltech

Jari Mäkinen

SpaceX -yhtiön suuri Falcon Heavy -kantoraketti nousi tiistaina illalla koelennolleen ja nosti paitsi Tesla Roadster -auton avaruuteen, niin myös avaruustoiminnan uuteen aikaan. Aivan kommelluksitta ei lento kuitenkaan sujunut.

(Juttua on päivitetty keskiviikkona aamuyöstä)

Raketti pääsi viimein lentoon klo 22.45 Suomen aikaa, aivan sille annetun laukaisuikkunan lopussa. Lentoa jouduttiin lykkäämään useaan kertaan eteenpäin korkealla ilmakehässä olleen puuskaisen tuulen vuoksi, ja vähän aikaa näytti jopa siltä, että laukaisua jouduttaisiin siirtämään toiseen päivään.

Toisin kävi: juuri ajoissa tuulitilanne rauhoittui ja raketin tankkaaminen saatiin käyntiin. Siitä eteenpäin kaikki sujui kuin oppikirjassa.

70-metrinen kantoraketti nousi lentoon 27 moottoria tulta syöksien. Raketti on käytännössä kuin yksi, hieman vahvistettu Falcon 9 -kantoraketti, jonka sivuille on kiinnitetty kaksi ylimääräistä ensimmäistä vaihetta. Kussakin on yhdeksän Merlin-rakettimoottoria, joista periaatteessa kaksi voisi sammua kesken lennon ja raketti pääsisi silti nousemaan avaruuteen.

Sivuraketit sammuivat suunnitellusti ja laskeutuivat hämmästyttävän tarkasti Cape Canaveralin laukaisukeskuksessa oleville laskeutumispaikoille. Näkymä kahdesta samanaikaisesti laskeutuvasta raketista oli huimaavan upea – aivan kuten se olisi ollut tieteistarinasta!

Keskimmäinen raketti sen sijaan tuhoutui laskeutuessaan. Siihen menetettiin yhteys juuri ennen laskeutumista ja nähtävästi tieto hankaluuksista saatiin saman tien, mutta sitä ei julkistettu hetimiten muutoin upeasti sujuneen lennon tunnelmaa pilaamaan. Alustavien tietojen mukaan sen polttoaine loppui hieman ennen laskeutumista ja vaihe iskeytyi mereen noin 500 km/h:n nopeudella. Laskeutumisen epäonnistuminen ei kuitenkaan haitannut itse raketin lentoa, ja sitä voi jopa pitää pienenä kauneuspilkkuna muutoin ällistyttävän hyvin menneessä lennossa.

Sivulla olleet rakettivaiheet olivat jo kerran lentäneitä ja kunnostettuja, kun taas keskimmäinen oli kokonaan uusi.

Noin yhdeksän minuutin päästä laukaisusta oli ylin vaihe ja sen päälle ruuvattu kirsikanpunainen Tesla Roadster avaruudessa. Siihen oli luonnollisesti laitettu mukaan kameroita, jotka näyttävät sykähdyttävän kauniita – ja samalla hieman melankolisia – kuvia SpaceX:n avaruuspukuun puettua mallinukkea katsomassa alas maapalloon.

Auton rakettiin kiinnittäneessä sovittimessa oli SpaceX:n yli 6000:n työntekijän nimikirjoitukset.

Ylin vaihe saavittu ensin soikean kiertoradan, jonka ylin piste oli noin 7000 kilometrin korkeudessa. Rakettimoottori syttyi sitten viiden aikaan aamuyöllä Suomen aikaa vielä yhteen polttoon, joka kiihdytti auton nopeuden noin 11 kilometriin sekunnissa ja sinkosi siten sen planeettainväliseen avaruuteen.

Viimeinen poltto näkyi hienosti Arizonassa olevan MMT-teleskoopin kokotaivaankamerassa:

the #spacex solar orbit insertion burn as seen from @mmtobservatory... pic.twitter.com/3KOHgOltiS

— Timothy Pickering (@te_pickering) February 7, 2018

SpaceX:n johtajaperustaja Elon Muskin Tesla ei siis lennä Marsiin, vaan Aurinkoa kiertävälle radalle, joka ylettyy hieman Marsin rataa kauemmaksi Aurinkokunnassa, lähes astroidivyöhykkeelle. Sieltä auto palaa takaisin Maan tienoille ja jää kiertämään Aurinkoa tällaiselle radalle, joka poukkoilee Maan ja Marsin ratojen välissä.

Riski jompaan kumpaan planeettaan törmäämisestä on häviävän pieni.

Musk totesi ennen lentoa, että mikäli raketti toimii suunnitellusti, niin yhtiö alkaa tarjota vastaisuudessa Falcon Heavyn lentoja vain hieman perinteisen Falcon 9:n nykyhintatasoa kalliimmalla.

Tämä tarkoittaa pientä vallankumousta, sillä avaruuteen lähettämisen kilohinta putoaa roimasti ja suurienkin kuormien laukaisu tulee kohtalaisen edulliseksi. Yleistänen tuplasti nykyistä painavampia ja olennaisesti kookkaampia lasteja laukaisuhinnalla, joka on kolmanneksen nykyisestä.

Samalla se tarkoittaa vaikeuksia kilpailijoille, eurooppalainen Ariane 5 mukaan luettuna. Niiden on käytännössä mahdotonta vastata kilpailuun nykyisillä kantoraketeillaan.

*

Laukaisun voi katsoa uudelleen aiemmin julkaisemallamme videosivulla, mihin on linkki myös alla.

Markus Hotakainen

Jos kaikki Marsia koskevien jymyuutisten vesimäärä laskettaisiin yhteen, planeetalla lainehtisi kokonainen valtameri.

Ammoin sellainen on Marsissa todennäköisesti ollutkin, mutta tätä nykyä maailma on kylmä ja kuiva. Ja todennäköisesti myös kuollut.

Siellä on kyllä vettä, mutta pahimmillaan 120 asteen pakkasessa se on jäänä. Sitä löytyy sekä napa-alueilta, pinnan alta ikiroutana että toisinaan jääkidepilvinä ja jopa taivaalta tipahtelevina lumihiutaleina.

Nestemäistä vettä on etsitty kissojen ja koirien kanssa, ja usein sitä ollaan oltu löytävinään. Tällä kertaa tuli paha takapakki: Marsista löytyikin hiekkaa.

Yhtenä vahvana viitteenä nestemäisen veden ajoittaisesta esiintymisestä on pidetty kukkuloiden, kraattereiden ja kanjoneiden rinteitä kirjovia tummia juovia, joissa tapahtuu muutoksia vuodenaikojen vaihdellessa.

Pinnan alla piileksivän jään on ajateltu aika ajoin sulaneen sen verran, että pinnalle on tihkunut juoksevaa vettä, joka sitten on valunut rinnettä alas.

Kaunis ajatus, mutta väärä.

Juovilla on toki asiaankuuluva nimi ja kirjainlyhenne: Recurring Slope Lineae eli RSL. "Toistuvilla rinneviivoilla" ei ilmeisesti ole mitään tekemistä sen kummemmin jään kuin vedenkään kanssa.

Tutkijat ovat tarkastelleet huolella Mars Reconnaissance Orbiter -luotaimen ottamia kuvia Vallis Marineris -rotkojärjestelmään kuuluvasta Eos Chasmasta. Suurennuslasin alla on ollut kaikkiaan 151 juovaa.

Niiden todettiin muistuttavan hiekkadyynien rinteillä esiintyviä hiekkanoroja, jotka ovat rutikuivia muodostelmia. Lisäksi juovat näyttivät päättyvän yhtä loiviin rinteisiin riippumatta niiden pituudesta.

Tutkijoiden mukaan oikeastaan mikään ei sovi yksiin sen ajatuksen kanssa, että tummat juovat olisivat virtaavan veden aiheuttamia. Siksi lupaavalta tuntunut ajoittain kostea maailma onkin nyt kapulakielisesti "vesirajoitteinen ympäristö".

Tulevien miehitettyjen lentojen kannalta havainnolla ei ole suurta merkitystä. Jos ja kun ihminen joskus pääsee Marsiin saakka, pinnan alla korkeintaan metrin syvyydestä alkava routa ja jyrkänteiden seinämistä vastikään löytetyt jääesiintymät tarjoavat yllin kyllin vettä uudisasukkaiden tarpeisiin.

Kuva: NASA/JPL-Caltech/Univ. of Arizona

Jarmo Korteniemi

Tutkijat ovat viimein päässeet vilkaisemaan erään Marsin laajimman pinnanmuodon sisälle. Kyse on laajoja alueita peittävästä paksusta jääkerroksesta.

Amerikkalainen tutkimusryhmä on saanut kuvia kerroksesta, joka verhoaa noin kolmannesta Marsista. Odotusten mukaisesti kerros on pääosin jäätä. Jää on kaiken kukkuraksi kerrostunutta ja sitä on erittäin paljon.

Löytö julkistettiin Science-tiedelehden tammikuun numerossa.

Marsin keskileveysasteita peittää suurelta osin laaja materiakerros, joka ikäänkuin verhoaa kaiken alleen ja näin pehmentää muita pinnanmuotoja. Kerros ulottuu lähes kaikkialle päiväntasaajan molemmin puolin, leveysasteiden 30 ja 60 välillä. Maapallolla se siis ulottuisi jotakuinkin Kairosta Helsinkiin.

Tähän mennessä kerrosta ei ole päästy tutkimaan aivan suoraan. Sitä nimittäin peittää samanlainen tomu- ja kivikuorrotus kuin lähes kaikkea muutakin Marsissa.

Tutkijat päättivätkin suunnata huomionsa jyrkänteisiin, joissa verhoava kerros kuorrotuksineen päättyy yllättäen. Näissä kohdissa eroosio on syönyt kerrokset poikki ja paljastaa niiden sisällön.

Seinämistä otetuissa tarkoissa kuvissa erottui paksu kirkas patja, joka koostuu kymmenistä ohuemmista sisäkerroksista. Patjan materiaaliksi paljastui suhteellisen puhdas jää. Lämpötilamittaus puolestaan osoitti, ettei kyse ollut mistään ohuesta seinämälle kertyneestä kuurakerroksesta. Nyt katsottiin siis varmasti seinämän sisärakenteeseen.

Vaikka jyrkänteet alulle saattanutta ilmiötä ei tunneta, niiden nykyinen toiminta on kuitenkin yksinkertaista: Kun jää paljastuu ja altistuu kaasukehän alhaiselle paineelle, se alkaa sublimoitua suoraan vesihöyryksi. Samalla seinämä vetäytyy taaksepäin, levenee ja mahdollisesti kasvaa korkeuttakin. Ja paljastaa koko ajan lisää jäätä. Prosessi jatkuu niin kauan kuin jäätä riittää tai olosuhteet muuttuvat riittävästi.

Jyrkänteitä on toistaiseksi löytynyt kahdeksan kappaletta. Ne kaikki sijaitsevat 55–58 leveysasteiden välillä kummallakin pallonpuoliskolla. Maassa tämä vastaisi Latvian ja Etelä-Amerikan kärjen tienoita.

Kuva painanteesta, jonka pohjoisseinämästä otsikkokuva on suurennettu. (NASA/JPL-Caltech/UA/USGS)

Paljastuneen jääpatjan paksuus on paikoitellen ainakin sata metriä. Parhaimmissa paikoissa kerros alkaa heti metrin tai parin syvyydestä pinnan alta.

Tämä on ensimmäinen kerta, kun jääkerrosta päästään tutkimaan suoraan. Kerroksen olemassaolo tosin on tiedetty jo aiemminkin. Se on selvitetty epäsuorasti tutka- ja spektrometritutkimusten avulla. Se, että kerrokset ovat noin paksuja ja paikoin noinkin lähellä pintaa, oli yllätys.

Vanhaa ilmastotietoa astronauttien janojuomaksi?

Jääpatjan kerroksellisuus paljastaa sen historian. Aine on kerrostunut alueelle lumena vähintään kymmeniä tuhansia vuosia sitten, silloin kun Marsin akselin kaltevuus on ollut nykyistä paljon suurempi. Planeetan ilmastonvaihtelut ovat hyvin dramaattisia, sillä kaltevuus vaihtelee useita kymmeniä asteita miljoonien vuosien saatossa. Science-artikkelin kirjoittajien mukaan osa kerroksista vaikuttaa vaihtelevan juuri tuohon syklisyyteen sopivalla tavalla.

Kerrostunut jää siis kertoisi Marsin menneistä ilmasto-olosuhteista, samaan tapaan kuin jäätikköjää maapallolla. Jo kerrosten tarkka paksuusvaihtelu kertoisi paljon, mutta sen sisältämän kaasukoostumuksen selvittäminen olisi vielä mielenkiintoisempaa. Haaveissa onkin saada paikalle laite, joka tutkisi paljastunutta jäätä eri korkeuksilta.

"Noin kolmannes Marsista on hyvin lähellä pintaa olevan jään peitossa. Olemme nyt nähneet poikkileikkauksia tämän jään läpi, mikä antaa meille aiempaa tarkemman kolmiulotteisen näkymän sen sisältämistä kerroksista. Jäähän on tallentunut Marsin vastikäistä historiaa", kertoo artikkelin ensimmäinen kirjoittaja Colin Dundas Yhdysvaltojen geologisen tutkimuskeskuksen Astrogeologian yksiköstä.

Marsin jään määrää kuvataan usein WEG-arvona (engl. Water Equivalent Global layer). Tämä tarkoittaa sen vesikerroksen syvyyttä, joka syntyisi, jos jää sulatettaisiin ja neste levitettäisiin tasaisesti ympäri punaista planeettaa. Aiempien arvioiden mukaan verhoavan kerroksen sisältämä jää vastaisi 2–3 metrin globaalia vesikerrosta (eli 10–20 Itämerta). Nyt julkaistun tutkimuksen tietoja tuskin voidaan yleistää, mutta jos yleistettäisiin, puhuttaisiin jopa paristakymmenestä metristä! Marsin napajäätiköihin on vertailun vuoksi sitoutunut noin Välimeren vesimäärä (WEG ~30 m).

Jos käyttökelpoista jäätä todella on saatavilla edes paikallisesti tuollaisia määriä, se saattaisi olla yllättävän helppo resurssi haman tulevaisuuden Mars-astronauteille. Nyt tutkittujen rinteiden luota juomavedeksi muunnettavaa jäätä saisi vaikka hakattua suoraan kallioseinämästä kimpaleina ämpäriin. Vastaavia paikkoja löytyisi lähinnä vain napajäätiköiltä, jotka tosin eivät ole kovin houkuttelevia laskeutumispaikkoja sijaintinsa (tai olosuhteidensa) puolesta. Jäästä saatava vesi voi osoittautua myös tärkeäksi rakennusmateriaalien sidosaineeksi.

Jään joukossa olevat mahdolliset epäpuhtaudet tosin saattavat tehdä aineesta vaikeasti hyödynnettävää. Marsin pintapölyssä kun on useita ihmiselle myrkyllisiä aineita.

Marsissa on tiedetty olevan vettä eri muodoissa jo kauan. Sitä on etenkin jäänä pinnan alla ja napajäätiköissä, mutta myös kaasuna kaasukehässä. Pinnalla on havaittu myös nestemäistä vettä aika ajoin, mutta ainoastaan erittäin suolaisina liuoksina.

Tutkimuksessa käytettiin kolmen pintaa kuvaavan instrumentin aineistoja: Mars Reconnaissance Orbiter -luotaimen kyydissä kiertävät HiRISE-kamera ja CRISM-spektrometri, sekä Mars Odyssey -luotaimen THEMIS-kamera. Kaikki aineistot ovat vapaasti yleisönkin katsottavissa netissä. Odyssey on kiertänyt planeettaa vuodesta 2001 ja MRO vuodesta 2006. Niiden lisäksi Marsia kiertää tällä hetkellä neljä muuta luotainta ja pinnalla toimii kaksi mönkijärobottia.

Tutkimuksesta kertoi Suomessa ensimmäisenä Tiedetuubi.

Lähteet: Dundas ja kumpp., Science (2018) (maksumuurin takana), JPL

Kuvat: HiRISE-kuva eräästä tutkitusta jyrkänteestä. NASA/JPL-Caltech/UA/USGS

Kirjoittaja on Marsin pinnanmuotojen tutkimukseen erikoistunut planetologi.

Tilaa aihepiirin mars RSS-syöte

10 tärkeintä asiaa, jotka tänään laukaistusta Mars-laskeutujasta on hyvä tietää

1. Miksi InSight on kiinnostava?

2. Millainen InSight on?

3. Miten InSight laukaistaan Marsiin?

4. Kauanko matka kestää?

5. Kuinka InSight laskeutuu Marsiin?

6. Miten laskeutumispaikka on valittu?

7. Kauanko InSight tekee työtään?

8. Kuinka InSightin tutkimuslaitteet toimivat?

9. Millaisia ovat mukana lähtevät nanosatelliitit?

10. Mitä kaikkea Marsissa on nyt?

Kuinka Marsista voidaan tuoda näyte Maahan – ja miksi niin pitäisi tehdä?

Yksinkertaista, mutta vaikeaa

Jos siellä on meille vaarallisia mikrobeja...

Näytteitä on jo!

Mitä? Onko Venuksessa elämää? Nasa kaavailee lennokkia ottamaan selvää.

SpaceX:n "vi**n iso raketti" aloittaa koelennot ensi vuonna – kohteina pian kiertorata, Kuu ja Mars.

Se on iso

Määränpäänä Kuu: Orion vs. BFR

Mars Reconnaissance Orbiter kuvasi pölyyn peittyneen Phoenix-laskeutujan

Kuka on haravoinut Marsin maankamaraa?

Mars 2020 -kulkija vie palasen punaista planeettaa takaisin kotiin

Falcon Heavyn koelento on avaruuslentojen historian merkkitapaus – maisema Tesla Roadsterista Maahan on järkyttävän upea!

Stop the press: Marsista löytyi hiekkaa

Tutkijat: Marsissa jättimäisiä jääkenttiä

Vanhaa ilmastotietoa astronauttien janojuomaksi?

AIHEALUEET

ERIKOISTA

TIEDETUUBI