1. yle.fi
  2. Uutiset
  3. astronomia

Ihminen toisella taivaankappaleella on tieteelle kallis, hauras ja tehoton instrumentti – silti miehitetyt matkat Marsiin kiehtovat ja niitä suunnitellaan tosissaan

Kilpajuoksu takaisin Kuun pinnalle on jo hyvässä vauhdissa. Yhdysvaltain mukaan sen astronautit ovat perillä kolmen vuoden päästä. Sitten tähdätään Marsiin.

astronomia
Kaksi piirrettyä julistetta, joissa on astronautti. Toisella  on pihdit ja muita työkaluja, toisella hedelmiä kasvihuoneessa. Molempien taustalla paistaa punainen Mars.
Nasan julisteissa värväillään jo tulevian työntekijöitä Marsin kuihin.Nasa / KSC

Arabiemiraatit rakentaa Marsiin pysyviä ihmisasumuksia. Niin maan avaruussunnitelmassa (siirryt toiseen palveluun) sanotaan.

Arabiemiraattien Mars-ohjelma on vasta kuusivuotias, ja osaaminen on vielä yhdysvaltalaisten yhteistyökumppanien varassa, mutta ensimmäinen luotain on jo Marsin kiertoradalla. Asutuksen aikataulu, vuosi 2117, toki kuulostaa realistiselta.

Arabiemiraatit aikoo olla myös yksi valtioista, joiden kansalaisia ennen pitkää kävelee Kuun pinnalla. Toistaiseksi kaikki kuunkävijät ovat olleet yhdysvaltalaisia, ja heidänkin viimeisistä askelistaan Kuussa on pian puoli vuosisataa, mutta monella maalla on nyt matka-aikeita.

Yhdysvaltain edellisen hallinnon aikana varapresidentti Mike Pence ilmoitti, että Yhdysvallat nopeuttaa suunnitelmiaan: astronautit palaavat Kuuhun jo vuoteen 2024 mennessä. Avaruushallinto Nasa sanoi viimekuisessa tulevaisuuskatsauksessaan (siirryt toiseen palveluun), että siitä pidetään edelleen kiinni.

Muun muassa Kiina ja Venäjä ovat sanoneet lähettävänsä Kuuhun omia taikonauttejaan ja kosmonauttejaan. Aikataulut eivät tosin ole yhtä kireitä ja vuodelleen ilmoitettuja kuin Nasalla. Senkin hankkeet ovat loppujen lopuksi kiinni siitä, miten kongressilta liikenee rahoitusta.

Euroopan avaruusjärjestö Esa puolestaan ilmoitti viime viikolla hakevansa pitkästä aikaa uusia astronauttioppilaita. Tiedotustilaisuudessa ei mainittu työpaikkana Marsia eikä suoranaisesti Kuutakaan mutta sen kiertoradalle rakennettava avaruusasema Lunar Gateway kyllä.

Se olisi nimensä mukaisesti portti Kuuhun, mutta Gatewayta ei aiota välietapiksi vain miehitetyille kuumatkoille, vaan myös matkalle Marsiin.

Putkenpätkän muotoinen avaruuasema, jolla on isot aurinkopaneelisiivet lentää avaruudessa, taustalla Kuu.
Taiteilijan näkemys Gatewaysta, jonka ensimmäiset elementit lennätetään Kuun kiertoradalle parin vuoden päästä. Kansainvälisen avaruusaseman ISS:n kumppanuksista Venäjä ei ole mukana Nasan hallinnoimassa Gateway-hankkeessa. Nasa

Tieteiskirjallisuutena alkaneet visiot ihmisten matkoista Marsiin tai sen kuihin ovat niin pitkällä, että Yhdysvallat on ilmoittanut jatkavansa Gatewaysta Marsiin jo ensi vuosikymmenellä. Nasa aikoo myös hoitaa astronautit pestin päätteeksi kotiin.

Niin ripeässä aikataulussa lienee enemmän toivetta ja politiikkaa kuin taattua tekniikkaa ja rahoitusta. Vaikka ihmisten lennättäminen Marsiin saattaisi onnistua Nasalta jo nyt, heidän paluunsa hengissä on vielä eri juttu.

Kaavailuja tulevaisuuden miehitetyistä Mars-lennoista on muillakin, myös Esalla, vaikka keväällä alkavassa astronauttihaussa siitä ei vielä puhuta.

Kuuohjelmassaan erittäin hyvin edennyt ja Marsin kiertoradalle juuri luotaimen lähettänyt Kiina tähtää miehitettyyn lentoon (siirryt toiseen palveluun) viimeistään 2050-luvulla. Tänä keväänä tai alkukesällä Kiina laskee luotaimestaan ensimmäisen mönkijänsä Marsin pinnalle.

Kaiverros purjeveneestä, jota nostaa olmaan neljä suurta sylinteriä. Nelihenkisestä miehistöstä yksi käyttelee perämelaa, toinen säätelee sylinterin köyttä ja kolmas purjetta. Neljä kohottaa viinilasia.
Italialaisen matemaatikon Francesco Lana de Terzin kaavaileman ilmalaivan tarvitsema noste syntyi ilmasta tyhjennettyjen suurten säiliöiden avulla. Idea ja kaiverros ovat 1670-luvulta. AOP

Punertavana paistava Mars-planeetta on ollut ihmisten tiedossa aikojen alusta. Teleskooppien keksiminen teki siitä ja sen ympäriltä vähitellen paljastuneista kuista tieteiskirjallisuudessa suositun matkakohteen.

Varhaisinta Mars-scifiä oli saksalaisen astronomin Eberhard Kindermannin 1740-luvulla kirjoittama tarina Der Geschwinde Reise, "nopea matka". Siinä Marsiin matkustetaan airoilla avitetulla purjeveneellä, joka nousee avaruuteen Francesco Lana de Terzin edellisellä vuosisadalla esittämällä idealla.

Kindermannin tarina oli satua mutta perustana olivat tieteen senaikaiset käsitykset avaruusmatkailun mahdollisuuksista.

Häntä kannusti myös se ihmislajin ominaisuus, joka on aina ajanut meitä voittoihin ja vaikeuksiin ja edelleen innostaa pyrkimään myös avaruuteen: pohjaton uteliaisuus.

1800-luvulla tutkijoiden ja scifistien Mars-innostus kasvoi uusiin mittoihin, kun teleskoopit näyttivät osoittavan, että Marsissa oli kanavia. Jonkun oli täytynyt rakentaa ne! Ehkä Marsissa oli myös kaupunkeja! Teleskooppien kehittyminen kumosi nuo toiveet.

Ensimmäisessä Mars-lennostossa on seitsemän matkustaja- ja kolme rahtialusta. Astronautteja on 70. Leiri pystytetään päiväntasaajan lähelle. Ensijoukko liukuu siivekkäillä laskeutujilla Marsin napajäille, ajaa maastureilla 6 500 kilometriä leiripaikalle ja rakentaa sinne radan, jolle muut laskeutuvat. Sieltä myös noustaan lopuksi liitäjillä emoaluksiin.

Saksasta Yhdysvaltoihin muuttaneen insinööri Wernher von Braunin 1940-luvun lopulla kirjoittama "Das Marsprojekt" rata-, polttoaine- ja muine laskelmineen oli kaikkien aikojen ensimmäinen teknisesti kattava suunnitelma miehitetyksi Mars-lennoksi.
Pienoismalli pitkäsiipisestä avaruusaluksesta, jonka solakan selän päällä on kaksi pallomaista säiliötä.
Tällaisilla pitkäsiipisillä aluksilla von Braun suunnitteli liidettävän Marsissa 1960-luvulla. Hänen aikanaan oletettiin, että Marsin kaasukehä on suurin piirtein yhtä tiheä kuin Maan ilmakehä. Nils Jorgensen / AOP

Hinkua Marsiin siis on ollut jo kauan, mutta onko edellytyksiä? Tiedollisesti ja teknisesti ne ovat vuosi vuodelta yhä paremmat; pelkän scifin vaihe on ohitettu kauan sitten. Mutta suunnitelman haurain osa, ihminen, ei ole muuttunut.

Maapallo on optimaalinen planeetta elimistöllemme. Mars ei täytä vaatimuksiamme ilman isoja apukeinoja.

  • Ilmakehän sijasta Marsilla on vain hyvin ohut kaasukehä. Siitä 95 prosenttia on hiilidioksia.
  • Maapallolla on tappavalta kosmiselta säteilyltä suojeleva kilpi, tehokas sisäsyntyinen magneettikenttä. Marsin aikoinaan kattanut magneettikenttä on huvennut vain laikuiksi.
  • Marsin painovoima on kolmannes Maan painovoimasta. Ero heikentäisi paineeseen tottuneita ihmisluita ja -lihaksia ja myös muun muassa näköä.
  • Marsin keskilämpötila on -60 astetta.
  • Marsin pinnan alta viime vuosina havaittu sula vesi on luultavasi aivan liian suolaista ylläpitääkseen elämää. Vesi on silti pulmista pienin, sillä Marsissa on paljon jäätä.

Jotta Marsissa voisi elää, ihmisen pitäisi loikata takaisin esihistoriaansa: parhaita asuinpaikkoja olisivat luolat. Ne tarjoaisivat suojaa myös Marsin kovilta tuulilta ja pölymyrskyiltä sekä meteoriiteilta, joita putoilee Marsiin enemmän kuin Maahan.

Lisäksi on otettava huomioon, miten ero muista ihmisistä koettelisi kaltaistamme laumaeläintä psykologisesti. Henkinen kantti on kynnyskysymys jo ISS:ssä, 400 kilometrin korkeudessa maapallon kiertoradalla.

Kolme putkimaista metallirakennusta Marsin punaisella pinnalla punaisen taobaan alla. Edessä kaksi astronauttia.
Tällaiseksi taitelija arvelee Marsin ensimmäisten ihmisasukkaiden kotipihan.Nasa

Mars-lennoissa, saati asuttamisessa, ei kertakaikkiaan mikään kuulosta suoraviivaiselta. Miksi se ei silti ole vain scifiä, vaan arvostetut avaruushallinnot suunnittelevat sitä?

Avaruustutkimus on hyvin kallista. Avaruushallintojen rahoituksesta päättävät poliitikot. Asiat, jotka aiheuttavat paljon pöhinää, herättävät heidän huomionsa. Avaruustutkimuksessa eniten on aina kiinnostanut miehitettyjen lentojen lupaama seikkailuromantiikka.

Tutkimuksella on myös ulkopoliittinen puolensa. Kylmän sodan aikana Yhdysvallat ja Neuvostoliitto satsasivat täysillä kisaan siitä, kumpi iskisi ensimmäisenä lippunsa Kuun kamaraan. Rahahanat olivat apposen auki.

Myös Marsiin pyrittiin jo 1960-luvulla kiivaasti pitkälti samasta syystä, vaikka ei vielä miehitetyillä lennoilla. Läheskään yhtä avointa poliittista kilpailua valtioiden kesken ei käydä nyt, mutta ei se myöskään ole laantunut kokonaan.

Valtioiden lisäksi myös monille kansalaisille tuntuu olevan tärkeää, että avaruuteen lähetetään juuri heidän maansa edustaja.

Esan pääjohtaja Jan Wörner korosti viimeviikkoisessa tiedotustilaisuudessa, että Esan pian värväämät uudet astronautit ovat avaruudessa eurooppalaisia, eivät kotimaidensa edustajia.

Oli korostettava, koska pienten maiden edustajat tiukkasivat monta kertaa, milloin on esimerkiksi Irlannin vuoro saada astronautti avaruuteen. Suomessakin on muistutettu yhdysvaltalaisen astronautin Timothy Kopran suomalaisjuurista ja makusteltu sisunautti-sanaa.

Astronautti ja lippu Kuun pinnalla, laidassa näkyy hieman Eagle-laskeutujaa.
Nasan astronautti Buzz Aldrin tervehti Yhdysvaltain lippua Kuussa heinäkuussa 1969. Neuvostoliitto oli voitettu. Nasa

Avaruustutkimus vie aikaa. Tulosta ei synny kvartaalissa. Suuren yleisön – ja samalla rahoittajien – huomio tuppaa kuitenkin olemaan kiinni uutuudenviehätyksestä

Juri Gagarinin nimi on kaikille tuttu, samoin Neil Armstrongin. Eugene Cernanin nimen taitaa harva tunnistaa, vaikka hänkin on niitä harvoja, jotka ovat käyneet Kuussa, yksi vain 12 ihmisestä. Hänen jälkeensä kukaan ei ole kävellyt Kuun kamaralla.

Ensimmäinen miehitetty lento Kuuhun keräsi ihmiset kaikkialla televisioiden ääreen, ja astronautit tekivät palattuaan maailmankiertueen, joka täytti katuvarret hurraajista.

Jo parin lennon jälkeen kansalaisten ja televisiokanavien mielenkiinto lentojen seuraamiseen hiipui, ja kohta kongressi pani rahahanat kiinni.

Apollo-ohjelman viimeiset lennot peruttiin, kun Nasan omakin katse oli jo uudessa lippulaivassa, avaruussukkulaohjelmassa. Sitäkään ei enää ole.

Avaruuspuvussa kömpelösti liikkuvaa miestä autetaan kävelemään.
Jo kymmenen vuotta sitten Venäjän biolääketieteen instituutissa Moskovassa simuloitiin Mars lentoa: 240 päivän menomatkaa, 30:a työpäivää perillä ja 240 päivän paluuta. Avaruuspuvussa on Esan italialainen tutkija Diego Urbani. EPA

Jos – tai pikemminkin kun – ihmisiä lopulta lähtee Marsiin, mitä hyötyä siitä on tieteelle?

Ei yhtään mitään, vastaa Ilmatieteen laitoksen avaruustutkimuksen ja havaintoteknologian yksikön päällikkö Ari-Matti Harri.

Marsin ja koko aurinkokunnan tutkimuksen ja ymmärtämisen kannalta ihmistä ei tarvita mihinkään. Kuuhun lähettäminen oli teknisesti perusteltua, koska teknologian taso oli sen verran alhainen, että ihmistä tarvittiin monessa paikassa. Nykyään ihminen on pelkästään hidaste.

Miehitetyn lennon hintalappu on tavattoman paljon suurempi kuin kalliinkaan miehittämättömän mission, kuten viime viikolla Marsiin laskeutuneen Perseverance-mönkijän. Koko hankkeen hinnaksi alusta loppuun arvioidaan 2,2 miljardia euroa.

– Se on iso missio, mutta yhden miehitetyn lennon kuluilla tehtäisiin todennäköisesti satoja Perseverancen hintaluokan itsenäisiä tutkimushankkeita, sanoo Harri.

Perseverancen piirroskuva, johon on merkitty marsperätutka Rimfax, zoomaava panoraamakamerajärjestelmä Mastcam.-Z, lasermikrokuvantaja SuperCam, sääasema Meda, ultraviolettispekrometri Sherloc ja sen kamera Watson, röntgenspetrometri Pixl sekä Moxie, jolla kokeillaan tuottaa happea Marsin hiilidioksidista.
Perseverance on huippuvarusteltu liikkuva laboratorio. MEDA-sääasemassa on Ilmatieteen laitoksen ja Vaisalan mittalaitteita. Nasa / suomennokset Yle

Tiedeyhteisössä on myös miehitettyjen lentojen kannattajia. Heidän mielestään ihminen olisi esimerkiksi marsperänäytteiden ottajana parempi kuin tarkinkaan laite. Harri on eri mieltä.

– Miljoonasosalla kuluista tehtään hyvin hieno kaivajarobotti, joka kaivaa paljon paremmin kuin kymmenen astronauttia hakkujen kanssa.

Suhteellisen pienelläkin rahalla voi tehdä paljon hienoa, Harri sanoo.

Esan koko tiedebudjetti on samaa luokkaa kuin Nasan Mars-budjetti. Silti Esalla on meneillään ja tulossa monta isoa hanketta.

– Ensi vuonna lähtee jättiluotain tutkimaan Jupiterin kuita. Ilmatieteen laitos on siinäkin mukana.

Tasalakinen kallio ja sen ympärillä kivinen hiekkaerämaa.
Esan Mars Express -luotaimen ottamista kuvista laaditussa karussa näkymässä on Deuteronilus Mensaen alue. Siellä kohtaavat Marsin eteläiset ylängöt ja pohjoiset alangot.Esa / DLR /FU-Berlin

Marsiin asettumista on perusteltu myös geenipankkina, uuden alun turvaamisena ihmiskunnalle, jos maapallosta tulee elinkelvoton.

– Jotkut ovat sitä mieltä, että kun maapallo on saastutettu ja tuhottu, niin mennään Marsiin. Jos tuhotaan tämä mahtava paratiisi, jossa elämme, niin miten muka elettäisiin paremmin jossakin rotanpesässä Marsissa? kysyy Ari-Matti Harri.

Edesmenneen brittiläisen fyysikon Stephen Hawkingin esittämässä syyssä Harri sen sijaan näkee periaatteessa järkeä.

Hawking päätteli, että vaikka ison meteoriitin osuminen Maahan lähivuosisatoina on äärimmäisen epätodennäköistä, kymmenessätuhannessa tai jopa jo tuhannessa vuodessa se on jokseenkin varmaa. Huonoimmillaan törmäys voisi olla maailmanloppu.

– Jos siis meteoriitti tuhoaa maapallon, niin silloinhan mikä tahansa kolonia jossakin muualla tarjoaa turvaa ihmiskunnan jatkumiselle, Harri sanoo.

Poikkileikkauskuva litteästä ja laajasta tutkimuslaitteesta Marsin punaisella pinnalla. Laitteesta lähtee putki Marsin sisälle.
Taitelijan näkemys Nasan InSight-laskeutujasta Marsissa. InSightin työ antaa vastauksia myös Maan ja muiden kiviplaneettojen syntyhistoriasta. Nasa /JPL-Caltech

Perseverancen lisäksi Marsissa tekevät työtään Nasan Curiosity-mönkijä ja marsperää paikaltaan tutkiva InSight-laskeutuja.

Se pyrkii selvittämään marskuoren rakennetta ja liikkeitä sekä meteoriittien jälkiä, muinaisen lämmön jäänteiden siirtymistä planeetan sisällä ja Marsin heiluntaa kiertoradallaan.

Marsia kiertämässä puolestaan oli jo kolme Nasan, kaksi Esan ja yksi Intian luotain, kun Arabiemiraattien al-Amal ja Kiinan Tianwen-1 asettuivat omille kiertoradoilleen aiemmin tässä kuussa.

Eikö moisella laitemäärällä ala jo olla koossa tarpeeksi tietoa Marsista?

– Maapallon luonnosta, maaperästä ja ilmakehän käyttäytymisestä pystyttäisiin sanomaan aika vähän, jos meillä olisi muutama satelliitti ja kolmessa paikassa jokin kilkutin, joka käveleskentelee ja katselee täällä ympärilleen. Ei oikeastaan mitään, vastaa Ari-Matti Harri.

Autokopaneelisiipinen luotam kuoppaisen maaston yllä.
Esan Mars Express -kiertäjä on taitelijan näkemys mutta Marsin pinta sen ottama kuva.Esa / DLR / FU-Berlin

Maapalloa kiertää lähes kymmenentuhatta satelliittia, ja ympäri planeettaamme on satojatuhansia erilaisia havaintoasemia. Niiden avulla on opittu ymmärtämään tätä palloa, jolla me elämme, Harri sanoo.

– Marsin osalta ollaan hyvin alussa. Tiedetään suurin piirtein, miten kaasukehä käyttäytyy mutta ei pysytä tekemään ennusteita muutamaa päivää eteenpäin.

Siihen pitäisi pystyä, koska seuraavat askeleet Marsin tutkimuksessa ovat näytteiden hakua Maahan. Sitä Perseverance aloittelee kapseloimalla marsperästä näytteitä tulevaisuuden noutajaa varten.

– Jos Marsin pinnalle myös viedään viiden miljardin dollarin laboratorioita, niin täytyy tietää, ettei törmätä keskelle pölymyrskyä.

Valkoinen pölyrintama vyöryy punaisen pinnan poikki.
Esan Mars Express -luotain kuvasi tämän pölymyrskyrintaman vuonna 2018. Pölymyrskyt ovat Marsin eteläpuoliskolla tavallisia kesäisin, jolloin planeetta on lähimpänä Aurinkoa. Esa / DLR /FU-Berlin

Marsin pinnalla puolestaan voidaan tehdä operaatioita järkiperäisemmiksi ja tuottavammiksi, jos pystytään ennustamaan Marsin säätä ja näkyvyyttä. Harrin mukaan melko pienin panoksin pystyttäisiin jo toteuttamaan ihan tyydyttävä sääennustejärjestelmä.

– Ilmatieteen laitoksella on ollut pitkään kehitteillä pienten Mars-asemien verkosto, joka toimittaisi kylliksi säätietoa riittävän monesta paikasta. Yhdistettynä satelliittihavaintoihin pystyttäisiin tekemään Marsille ensimmäinen sääennustejärjestelmä.

Ilmatieteen laitos on keskustellut yhteistyöstä Nasan kanssa, sillä Nasalla on samanlaisia suunnitelmia. Järjestelmä maksaisi murto-osan vaikkapa yhden suuren kulkijahankkeen hinnasta, mutta tällä hetkellä tärkeimmäksi on kuitenkin valittu näytteiden nouto, Harri sanoo.

Ihmiset haluavat tuoda näytteitä Maahan, niin kuin Kuustakin tuotiin, mutta on se myös selvästi kannattavampaa kuin yrittää tutkia ne kaikki Marsissa, Harri myöntää.

– Tarvittavat analyysijärjestelmät ovat sen verran herkkiä ja suuria, että niiden raahaaminen Marsiin ja saaminen toiminnallisiksi on kalliimpaa kuin näytteiden tuominen Maahan.

Kolme valkoisiin takkeihin, huppuihin ja maskeihin pukeutunutta tutkijaa säätämässä monimukaista laitetta.
Nasan laboratoriossa Pasadenassa Kaliforniassa rakennettu MOXIE -"happitehdas" pantiin mukaan Perseverance-mönkijään sen selvittämiseksi, onko Marsin kaasukehän hiilidioksista riivittävissä happea. Raketin laukaisemiseen Marsin pinnalta tarvitaan suuria happimääriä. Nasa / JPL-Caltech

Nasa on tutkinut jo pitkään, mikä olisi paras tapa tuottaa raketille polttoainetta Marsin pinnalla,

Ensi vaiheessa sitä tarvitaan, jotta miehittämätön noutaja voi käydä hakemassa Marsista näyterepun ja antaa sen kiertoradalla luotaimelle kiikutettavaksi Maahan.

– Hiilivetyjen generointi Marsissa on kyllä mahdollista, ja happeakin sieltä saadaan joko rikkomalla kaasukehän hiilidioksidia tai sitten marsperän vedestä. Sillä tavoin pystytään suhtkoht järkiperäisesti tuomaan näytteitä Maahan, sanoo Ari-Matti Harri.

Kenties näytteiden mukana Maahan tulee merkkejä Marsin muinaisesta mikrobielämästä ennen kuin maapallon elämää ehtii Marsiin.

Korjattu 24.2. klo 8.10 Apollo-astronautin nimen kirjoitusvirhe: Cernan, ei Ceman.

Lue myös

Perseverancen laskeutumisen "seitsemän kauhun minuuttia" sujuivat tarkalleen suunnitelmien mukaan

Katso ja kuule

Nasan video laskeutumisesta ja ensimmäiset äänet Marsista

Lue seuraavaksi