Ikkuna Marsiin on sydänkesällä auki – Kiina ja Arabiemiraatit hyödyntävät otollista laukaisuhetkeä ensi kertaa, Suomi jatkaa huippututkimustaan Nasan hankkeessa

Uusimmilla lennoilla halutaan selvittää lisää, onko Marsissa ollut elämää ja mikä muutti sitä suosineet olosuhteet. Samalla otetaan askelia kohti miehitettyä Mars-lentoa.

avaruustekniikka
Oranssinpunainen planeetta.
Mars on punainen, koska sen pinnan kivet, hiekka ja pöly sisältävät paljon rautaoksidia. Marsin voi sanoa olevan ruosteessa. NASA / UPI / Landov

"Maailman hienoimmat Marsin kaasukehän paine- ja kosteusinstrumentit." Niin vastaa Ilmatieteen laitoksen avaruustutkimuksen ja havaintoteknologian yksikön päällikkö Ari-Matti Harri kysymykseen, mitä Suomesta lähtee Marsiin, kun otollisimman lentoreitin ikkuna jälleen on auki sydänkesän muutamina viikkoina.

Kehulle on katetta: toistaiseksi pisimmät aikasarjat Marsin kaasukehän paineesta ja kosteudesta on tehty Ilmatieteen laitoksen laitteilla. Ne ovat toimineet Marsissa rullaavassa Curiosity-mönkijässä ongelmitta pian kahdeksan vuotta.

Päivitetty laitteisto lähtee naapuriplaneetallemme heinäkuun 20. päivänä Yhdysvaltain avaruushallinnon Nasan luotaimen kyydissä (siirryt toiseen palveluun) ja ryhtyy ensi vuoden puolella töihin Perseverance-mönkijässä.

– Aikasarjaa kasvatetaan ja lavennetaan. Se on iso juttu. Samalla tehdään havaintoja uudessa paikassa Marsissa, ja se tuo uutta lisätietoa, Harri kertoo.

Ilmatieteen laitos on tuttu sääennusteiden tekijänä ja Maan ilmakehän ja ilmaston muuttumisen tutkijana. Mikä toisessa planeetassa kiinnostaa? Sen kaasukehän tutkiminen lisää ymmärrystämme myös Maan ilmakehän käyttäytymisestä, Harri vastaa.

– Tämä on todellista huippututkimusta, jossa teknologian kehitys on keskeisessä roolissa. Siinä olemme onnistuneet todella hyvin, ja olemmekin maailman huippua miniatyrisoitujen anturijärjestelmien kehittämisessä.

Harri korostaa, ettei Ilmatieteen laitos tee työtä yksin vaan vahvassa yhteistyössä mittalaitevalmistaja Vaisalan ja monien muiden suomalaisyritysten kanssa.

Esan lento lykkääntyy toistamiseen

Nasa lisäksi Marsiin ovat lähdössä ensikertalaiset Kiina ja Arabiemiraattien liitto. Kiinalla on kiertäjä ja laskeutuja, Arabiemiraatit tyytyy asettumaan Marsin kiertoradalle.

– Se on ihan fiksu veto. Onnistunut laskeutuminen on paljon suurempi ponnistus kuin kiertolaisen lähettäminen. Se onnistuu noin 20 kertaa todennäköisemmin, sanoo Ari-Matti Harri.

Euroopan avaruusjärjestön Esan ja Venäjän ExoMars-ohjelman (siirryt toiseen palveluun) piti olla neljäs ikkunan hyödyntäjä. Lentoa kuitenkin päätettiin siirtää jo toisen kerran seuraavaan aikaikkunaan, kahden vuoden päähän.

Laskeutuja ja mönkijä ovat Esan, kantoraketti ja lavetti Venäjän avaruushallinnon Roskosmosin. Myös laskeutujan alusta, joka ensimmäiseksi koskettaa Marsin pintaa, on venäläisten tekemä. Esan kaikkien aikojen ensimmäisessä Mars-mönkijässä on samanlainen Ilmatieteen laitoksen laitteisto kuin Perseverancessa.

Roskosmos ja Esa ovat selittäneet lykkäystä viime kädessä ongelmilla, jotka koronapandemia aiheutti loppuvaiheen testeille.

– Kyllähän siinä vaikuttivat monet asiat. Venäläinen tapa tehdä järjestelmiä on ihan erilainen kuin Esalla. Sojuzit ovat toimineet aina, mutta nyt lennätetäänkin jotakin uutta ja kauemmaksi. Se on vähän eri asia, sanoo Harri.

Mönkijä ja lavetti karussa maisemassa.
Takana venäläinen lavetti, edessä Esan mönkijä Rosalind Franklin, joka on nimetty brittiläisen DNA-tutkijan mukaan. Mönkijän musta laatikko on pora, jolla oli määrä kairata marsperää aina kahden metrin syvyyteen organismien toivossa. Esa

Mars on kiinnostava tutkimuskohde, koska se on niin samanlainen kuin Maa. Todennäköisesti Marsissakin on ollut paljon vettä ja nykyistä lämpimämpää, ja kaasukehäkin on ollut paksumpi. Onko siellä siis ollut jotakin elävää ennen rajua ilmastonmuutosta?

Kaikissa Mars-missioissa selvitetään samantyyppisiä asioita, kertoo Ari-Matti Harri. Missä on jäätä ja ja kuinka paljon? Mitä mineraaleja marsperässä on? Millä tavoin kaasukehä on muuttunut ja muuttuu edelleen?

Kaasukehän yläkerroksia suojaava magneettikenttä on Marsissa erittäin heikko, melkeinpä olematon. Niinpä aurinkotuuli sieppaa kaiken aikaa mukaansa kaasukehän materiaaleja.

– Vety keveimpänä lähtee tietysti helposti, ja myös ionisoitunut happi. Aurinkotuuli pyyhkii kaasukehästä puolisen kiloa happea sekunnissa. Sen muuten aikoinaan selvitti Aspera, joka oli suomalais-ruotsalainen instrumentti venäläisen Phobos-luotaimen kyydissä, Harri kertoo.

Aspera oli Ilmatieteen laitoksen ja samalla Suomen ensimmäinen avaruuslaite. Sen rakentamisen aloittamisesta tuli viime kuussa kuluneeksi 35 vuotta.

Hyvän tutkimuskohteen Marsista tekee myös sen läheisyys, ainakin avaruuden mittakaavassa. Kerran 26 kuukaudessa avautuu ikkuna, jonka aikana laukaistu alus taittaa matkan edullisimmin.

Tämä vuonna ikkuna aukeaa heinäkuun puolivälissä. Sopivaa aikaa kestää muutamia viikkoja. Ikkuna on silloin auki pari tuntia päivässä. Nasa laskee etsikkoajan alkavan heinäkuun 20. päivänä.

Arabiemiraattien avaruushallinto lähettää oman Amal- eli Toivo-luotaimensa (siirryt toiseen palveluun) matkaan japanilaisen raketin vauhdittamana jo viisi päivää aikaisemmin. Kiinan laukaisupäivä on viimeisenä, 23. heinäkuuta.

– Ei se lähtöhetki ihan metrin päälle ole. Emiraateille näkyvyyskin on merkittävää. Onhan se hienoa lähteä ensimmäisenä, Ari-Matti Harri tuumii.

Putkilomainen luotain, alla näkyy Maan pilvinen pinta
Taitelijan näkemys Amalista avaruudessa. Arabiemiraattien avaruushallinto

Amalin on määrä kiertää Marsia sen vuoden ajan. Maassa se tarkoittaa 687 päivää. Tähän saakka Arabiemiraattien avaruustutkimus on pysytellyt Maan kiertoradalla. Mikä innostaa kurottamaan Marsiin?

Ari-Matti Harrin mukaan Arabiemiraatit varautunee tälläkin tavoin kaikkia arabimaita huolestuttavaan aikaan, jolloin öljytulot ehtyvät.

– He haluavat nostaa kansallista teknologista kyvykkyyttä ja kansainvälistä imagoa. Jos Arabiemiraatit on mukana omalla ohjelmalla tällaisessa hienossa planeettatutkimuksessa, niin kyllähän se yhtäkkiä nostaa arvostuksen aika ylös. Mielikuvatkin vaikuttavat.

Arabiemiraattien avaruushallinto luettelee verkkosivullaan useita tieteellisiä tavoitteita, joita se sanoo uraauurtaviksi. Se on sanonut piirtävänsä "kaikkien aikojen ensimmäisen todella kattava kuvan Marsin kaasukehästä".

Harrin mukaan paukut menevät ennen kaikkea teknologiaan.

– Tieteellisen tutkimuksen tavoitteet saadaan yhteistyössä Nasan ja muitten kanssa, ja yhteistyö auttaa teknologian kehittämisessä. Se on ollut kaikilla mailla samantyyppistä. Niin oli Suomessakin 1980-luvulla, kun nämä hommat alkoivat.

Mikä ikkuna?

Niin sanottu Hohmannin siirtorata määrittelee, kuinka paljon lisänopeutta ja polttoainetta planeetalta toiselle matkustamiseen edullisimmillaan tarvitaan.

Maasta lähdetään sellaiselle Aurinkoa kiertävälle elliptiselle radalle, jonka lähipiste on Maan rata ja etäpiste on Marsin rata.

Lähdön täytyy tapahtua siten, että aluksen saapuessa ellipsin kauimmaiseen pisteeseen Mars on juuri tullut samaan kohtaan.

Matka kestää 8–9 kuukautta.

Kiina on saanut viime vuosina mainetta kunnianhimoisella kuuohjelmallaan, joka on edennyt erittäin hyvin. Marsiin Kiina ei ole tätä ennen lentänyt. Se aiotaan paikata nyt kiertäjällä ja mönkijällä, jonka käyttöiäksi on määritelty kolmisen Maan kuukautta.

– Kiina on yrittänyt tehdä Mars-ohjelmaa jo jonkin aikaa. Ilmatieteen laitoksella oli jopa yhteistyötä Kiinan kanssa. Vuoden 2014 laukaisuun oli tulossa mukaan meidänkin laitteitamme, kertoo Ari-Matti Harri.

Laukaisu peruttiin, eikä Kiinan puolelta ole sen jälkeen oltu yhteydessä. Tuntuu siltä, että kiinalaiset haluavat tehdä tämän nyt omin voimin, Harri sanoo.

–He varmasti ovat katsoneet hyvin tarkkaan, mitä on tehty aikaisemmin, valinneet jonkin välialueen, jota ei ole tutkittu, ja pureutuvat siihen.

Uutta tietoa varmasti tulee, mutta onko se ratkaisevaa? Siitä Harri ei ole vakuuttunut. Ehkä Kiinaa ajaa myös suurvaltapolitiikka?

– Ihan varmasti. Se haluaa olla mukana vähän kaikissa pöydissä. Jos tekee onnistuneen mission, on kiertolainen ja laskeutuja, niin poliittisella foorumeilla missio näyttää hienolta – ja sitähän se onkin.

Tutkijat ymmärtävät, että laajassa tutkimuskentässä se on vain yksi askel eteenpäin, Harri lisää.

Kiinan Mars-mission nimi on Tianwen 1. Nimi, "taivaalle esitetyt kysymykset", on peräisin 2 300 vuotta sitten eläneen runoilijan ja poliitikon Qu Yuanin runosta.  

Mars-tutkijoina veteraaneja ovat Yhdysvallat ja Neuvostoliitto. Venäjällä on ollut vaikeuksia sen avaruusperinteen jatkajana.

Neljä ensimmäistä yritystä Marsin tavoittamiseksi teki Neuvostoliitto 1960-luvun alussa. Ne epäonnistuivat, ja vaikeaa oli pitkään myös Nasalla, vaikka Mariner 4 lopulta onnistui ohilennossa vuonna 1968.

Ensimmäisenä Marsiin laskeutui Neuvostoliiton Mars 3 vuonna 1971. Meni vielä neljännesvuosisata, ennen kuin Marsissa rullasi ensimmäinen mönkijä, Nasan Sojourner, "matkantekijä".

Ari-Matti Harrin suosikki on 1970-luvun Viking-ohjelma, kaksi isoa kiertolaista ja kaksi laskeutujaa – ja kaikki meni niin putkeen kuin olla ja voi, Harri sanoo.

– Siinä oli mukana valtava arsenaali jenkkifirmoja, tutkimuslaitoksia ja yliopistoja. Se tehtiin todella pieteetillä. Se oli uskomaton suoritus.

Uteliaisuuden kaveriksi Sitkeys

Nasan mönkijät ovat ylittäneet toimintakyvyllään kaikki toiveet. Niille annetut nimet, Spirit, Opportunity ja Curiosity, "henki", "mahdollisuus" ja "uteliaisuus" ovat osoittutuneet osuviksi. Nyt joukkoon on liittymässä "sitkeys", Perseverance.

– Se on tehty periaatteessa samalle rungolle kuin Curiosity, joka tällä hetkellä pyörii Marsissa, mutta kaikki laitteet on parannettuja, kertoo Ari-Matti Harri.

Perseverance haravoi Jezeron kraatterista – muinaisen joen suistoalueelta – näytteitä, muun muassa sellaisia, joissa voisi olla todisteita menneestä mikrobielämästä. Mönkijä panee näytteet kapseloituina talteen odottamaan aikaa, jolloin Nasa voisi noutaa ne Maahan.

Monimutkaisen hankkeen valmistelu on olennainen osa Mars 2020 -missiota.

– Marsiin laskeutuva hakurirobotti tuo näytteet laskeutumispaikalle, jossa nököttää odottamassa nousualus. Se ottaa näytepussin kyytiinsä, nousee Marsia kiertävälle radalle ja telakoituu siellä kiertolaiseen. Siitä vielä lähtee erillinen paluualus Maahan, Harri kuvailee.

2030-luvullako noutomatka tehtäisiin? Tuskinpa aiemmin, Harri vastaa.

– Nythän Nasa panee valtavasti paukkuja Kuuhun menemiseen. Artemis-ohjelma on hyväksytty ja käynnissä. Ei Marsiin mitenkään löydy isoja resursseja samaan aikaan.

Mars 2020:ssa on huomiota herättänyt myös vajaan kahden kilon painoinen minihelikopteri. Harrin mukaan sillä ei ole keskeistä roolia.

– Kyllä se on ennemminkin teknologinen demonstraatio. Jos se toimii, niin mahtavaa. Ja jos se vielä auttaa oikeasti, niin tosi mahtavaa.

Jossakin vaiheessa helikopteria voitaisiin käyttää mönkijöiden tiedusteluapuna.

– Se voitaisiin lähettää pörräämään roverin edellä, tarkastelemaan maastoa ja etsimään mielenkiintoisia kohteita, joita kannattaa ruveta porailemaan.

Takaisin on vaikea tulla

Toistaiseksi Marsista yritetään etsiä mikrobielämää tai sen muistoja. Entä korkeammat elämänmuodot? Ihmisten lennättämisestä Marsiin on puhuttu pitkään.

– Kyllähän se teknisesti olisi mahdollista piankin, jo tällä vuosikymmenellä, yllättää Ari-Matti Harri.

Marsiin pääsisi hengissä mutta ei välttämättä takaisin, hän sanoo. Siksi hän veikkaa, että ensimmäinen, joka saattaa lähettää ihmisen Marsiin, on kenties SpaceX. Kaupallisella yrityksellä on enemmän liikkumavaraa kuin Nasalla.

– Nasan tavoite on palauttaa miehistö kauniisti takaisin Maahan. Se on valtavan paljon monimutkaisempaa ja hankalampaa kuin viedä ihmiset Marsiin ja jättää heidät sinne.

Kaupallinen yritys voi sanoa, että lähtijät tekivät päätöksen sen itse, mutta valtiolle poliittinen riski on liian suuri.

Piirroskuva planeetan punaisesta pinnasta ja taivaasta. Pinnalla kaksi arstonauttia ja putkimaisia rakennelmia.
Tällaiselta näyttäisi, jos Marsissa olisi ihmisiä, arvelee taitelija. Nasa

Miehitetty lento edellyttää vielä paljon kehitystyötä, ja siihen menee aikaa, sanoo Ari-Matti Harri.

– Täytyy saada meno- ja paluulentojen elämänylläpitojärjestelmät ja säteilynhallinta paremmiksi. Ja kun Marsissa joudutaan kuitenkin olemaan muutamia kuukausia, jotta päästään energiankäytön kannalta järkevästi takaisin, niin kyllä siellä täytyy olla valmiina jotakin.

Ei sinne voi mennä vain tyyliin ”kaksi kättä ja Black+Decker ja lapio”, Harri sanoo.

– Sinne pitää lähettää robottiluotaimia, jotka kaivavat valmiiksi asumuksia. Luolissahan siellä varmaan täytyy asustella; se on turvallisinta. Jonkinlainen jaloittelutila pleksisuojan alla on myös hyvä olla valmiina.

Ennen kaikkea tarvitaan valtavasti polttoainetta, jos aiotaan palata. Polttoaineen kuljettaminen Marsiin olisi tavattoman työlästä. Siksi se pitäisi tehdä paikan päällä. Marsissa on hiilidioksidia ja vettä. Niistä voidaan tehdä hiilivetyjä.

– Periaatteessa sinne on vietävä polttoainetehdas. Tämäntyyppisiä kokeiluja Nasa on tehnyt jo monta vuotta, ja tekniset ratkaisut ovat olemassa. Kysymys on vain siitä, onko järjestelmä riittävän kevyt, Ari-Matti Harri sanoo.

Ihmisen matka Marsiin ei siis ole enää silkkaa scifiä mutta ei aivan huomisenkaan asia. Ensin on kyettävä asettumaan Kuuhun ja sen kiertoradalla. Sillä tavoin valmistauduttaisiin paljon pidempään loikkaan ruosteenpunaiselle naapuriplaneetallemme.

Voit keskustella tästä aiheesta torstaihin kello 23:een saakka.

Lue myös:

Koska löydämme universumista elämää? Muuttaako ihminen ikinä aurinkokunnan ulkopuolelle?