Se on kolme ja puoli metriä korkea, 4300 kiloa massaltaan oleva ilmestys, joka on tarkoitus singota venäläisellä Proton M -kantoraketilla 14. maaliskuuta ensi vuonna kohti Marsia.
Ja nyt se on Cannesissa, Ranskassa, ThalesAlenia Space -yhtiön puhdastilassa, missä se on laitettu kasaan eri puolilta Eurooppaa ja Venäjää saapuneista osista.
Se on moneen kertaan lykkääntyneen ja välillä jo melkein kuopatun ExoMars-hankkeen ensimmäinen luotain sekä sen mukana Marsiin lähetettävä laskeutumistekniikkaa testaava pieni laskeutuja.
Itse luotain tunnetaan lyhennenimellä TGO, Trace Gas Orbiter, sillä sen tärkein tehtävä on mitata ja kartoittaa paljon aiempaa paremmin punaisen planeetan kaasukehässä olevia merkkikaasuja. Erityisen kiinnostava sellainen on metaani, koska Marsissa on havaittu omituisia metaanipitoisuuksia: tärkeimmät metaanin tunnetut lähteet ovat tulivuoret sekä pinnan alla hitaasti tapahtuvat mineraalien reaktiot veden kanssa ... ja elämä.
On mahdollista, että pinnanalaiset mikrobit hönkäilevät Marsin kaasukehään metaania, mutta koska viime aikoina on huomattu, että Marsin tulivuoritoiminta on päättynyt varsin myöhään, voi myös olla niin, että siitä peräisin olevaa metaania tihkuu vielä kaasukehään.
TGO onkin varustettu kahdella tarkalla spektrometrillä, jotka mittaavat kaasukehää. Metaanin lisäksi mitattavia kaasuja ovat mm. vesihöyry, typpioksidi sekä asetyleeni, joka sekin voisi viestiä biologisista prosesseista Marsissa.
Lisäksi luotaimessa on tarkka kameralaitteisto, joka pystyy erottamaan vain viisi metriä kooltaan olevia yksityiskohtia, sekä neutroni-ilmaisin, joka voi sondata noin metrin syvyydelle saakka jäätä pinnan alta noin kymmenen kertaa tarkemmin kuin tähän saakka.
TGO:n mukana Marsiin matkaa Schiaparelliksi ristitty noin kaksi metriä halkaisijaltaan oleva laskeutuja, jonka tärkein tehtävä on testata tekniikkaa, jota vaaditaan Marsin pinnalle laskeutumiseen.
Lisäksi se mittaa laskeutuessaan ensimmäistä kertaa Marsin kaasukehän tuulia ja ominaisuuksia avaruudesta aina pinnalle saakka, ja pinnalla se jatkaa säätietojen sekä kaasukehän tutkimista muutaman Marsin päivän ajan. Lisäksi mukana on kameralaitteisto, joka kuvaa laskeutumispaikkaa.
Erityisen haastavaksi laskeutumisen tekee se, että se tapahtuu ensi lokakuussa aikaan, jolloin Marsissa on pölymyrskykausi pahimmillaan: laskeutuja saattaa siksi joutua myrskyn kouriin ja siksi sen lämpösuojakilvestä on tehty hieman paksumpi, jotta se kestäisi mahdollisen pölyn törmäykset. Laskeutuminen tapahtuu näillä näkymin 19. lokakuuta 2016.
Esinäytös vuodelle 2018
Schiaparellin testaamaa tekniikkaa on tarkoitus käyttää vuonna 2018 laukaistavan ExoMars-kulkijan (kuva yllä) saamiseen turvallisesti punaisen planeetan pinnalle. Siinä missä nyt Schiaparellin massa on "vain" 600 kg, on ExoMars-kulkijan sekä sen laskeutumislavetin massa noin kaksi tonnia.
Kulkijassa on mukana koko joukko tutkimuslaitteita, jotka ovat joko ensimmäisiä tai paljon aiempia parempia. Kiinnostavin näistä on poralaitteisto, jonka avulla ExoMars voi ottaa näytteitä noin kahden metrin syvyydestä pinnan alta ja tutkia näytteitä pienellä laboratoriolla.
Pinnan alta saatavat näytteet ovat erittäin kiinnostavia, koska siellä ei Auringon ultraviolettisäteily tai avaruudesta tuleva ionisoiva säteily ole vaikuttanut.
ExoMars on myös erikoinen kulkija siksi, että se voi paitsi rullata eteenpäin pyörillään, joissa on sähkömoottorit ja levenevä ulkopinta, niin kykenee käyttämään pyöriä myös kävelemiseen: liikuttamalla tankoja, joissa pyörät ovat kiinni, samaan tapaan kuin hyönteinen liikuttaa jalkojaan, voi kulkija hiippailla pois paikoista, joista se ei ajamalla pääsisi.
Tiukka aikataulu
Ensi vuoden alussa on jälleen noin kahden vuoden välein toistuva aika, jolloin Maasta on edullisinta lähettää Marsiin luotain. Maan ja Marsin sijainnit radoillaan ovat silloin sopivat.
NASA lähettää 4. maaliskuuta matkaan InSight-laskeutujansa, ja TGO:n sekä Schiaparellin parivaljakko lähtee matkaan kymmentä päivää myöhemmin, 14. maaliskuuta. Kuten amerikkalaisella kumppanillaan, on "laukaisuikkuna" varsin lyhyt, eurooppalaisluotaimen tapauksessa vain 12 vuorokautta. Jos venäläinen Proton ei pääse matkaan Baikonurin kosmodromista ennen maaliskuun 26. päivää, eivät luotaimet tavoita Marsia.
Jotta luotain olisi varmasti valmis laukaisuun tuolloin, on sitä valmisteltu nyt yötä päivää matkaan. Juuri ennen joulua luotain, laskeutuja ja kaikki niiden laukaisuvalmistelussa vaadittavat laitteet kuljetetaan Cannesista Torinon lentoasemalle rekoilla, mistä ne lennätetään Antonov-rahtikoneilla Moskovan kautta Baikonuriin.
Siellä tammi-helmikuussa kaksikko valmistellaan matkaan, testataan vielä kerran, tankataan ja asennetaan raketin nokkaan. Ja toivon mukaan laukaisu tapahtuu heti laukaisuikkunan avauduttua 14. maaliskuuta.
Jos näin käy, saapuu luotain Marsiin 16. lokakuuta 2016. Schiaparelli laskeutuu Meridani-tasangolle 19. lokakuuta (se irrotetaan omille teilleen ennen kuin TGO asettuu kiertämään Marsia). Laskeutuja toimii Marsin pinnalla suunnitelman mukaan 19.-23. lokakuuta, ja TGO välittää sen tietoja Maahan.
Joulukuusta 2016 alkaen TGO alkaa käyttää ilmajarrutusta hyväkseen muuttaakseen rataansa matalammaksi, eli se koukkaa välillä Marsin kaasukehän yläosien kautta, jolloin kaasun kitka hidastaa sen vauhtia. Samalla luotain myös kuumenee hieman, mikä on otettu huomioon sen suunnittelussa. Lopulta sen kiertorata on noin 400 km korkeudella pinnasta.
TGO:n suunniteltu toiminta päättyy tammikuussa 2019, mutta siinä on mukana polttoainetta sen verran runsaasti, että periaatteessa se voisi toimia aina vuoteen 2022 saakka – kenties jopa pitempään.
Tekniikan lisäksi haastavaa on ollut (ja osin on vielä edelleen) luotaimen ohjelmistojen tekeminen, sillä TGO on suunniteltu toimimaan erittäin itsenäisesti. Se ei siis vaadi jatkuvaa lennonjohdon paapomista samaan tapaan kuin nykyiset Mars-luotaimet.
Komea kaksikko
Jos TGO-luotainta pääsisi katsomaan toiminnassa, olisi se varsin komea näky, sillä TGO:n aurinkopaneelien kärkiväli on yli 17 metriä ja sen suuri lautasantenni on 2,2 metriä halkaisijaltaan.
Vieläkin upeampaa olisi seurata Schiaparellin laskeutumista Marsiin, sillä se joutuu kokemaan rauhallisen planeettainvälisen lennon jälkeen kuuden minuutin rajun toiminnan, kun se hidastaa 21 000 kilometrin tuntinopeudesta nollaan.
Kun laskeutuja osuu Marsin kaasukehään, on sen korkeus pinnasta noin 122 km. Ensin sen keraaminen lämpösuoja paitsi suojaa sitä kuumuutta vastaan, niin myös jarruttaa vauhtia siinä määrin, että laskuvarjo voidaan avata noin 11 kilometrin korkeudessa. Nopeus on silloin vielä noin 1650 kilometriä tunnissa.
Lämpösuoja irtoaa noin seitsemän kilometrin korkeudessa, minkä jälkeen se alkaa hallita laskeutumista aktiivisesti asennonsäätö- ja jarrutusrakettimoottorien avulla. Laskuvarjo irtoaa noin 1,3 kilometrin korkeudessa. Nyt nopeus on vielä noin 270 km/h.
Tämän jälkeen rakettimoottorit alkavat jarruttaa siten, että laskeutujan nopeus on kahden metrin korkeudessa enää kaksi kilometriä tunnissa, siis vähemmän kuin normaali kävelyvauhti. Rakettimoottorit sammuvat ja Schiaparelli putoaa pinnalle. Sen rakenne on tehty kestämään 11 km/h:n törmäys pintaan.
Näin Marsin "kanavat" ensimmäisenä 1800-luvun lopussa havainnut italialainen tähtitieteilijä Giovanni Schiaparelli pääsee lopulta planeettansa pinnalle ainakin nimellisesti. Alla on hänen tekemänsä kartta Marsista vuodelta 1888.
