kuu | Tiedetuubi

Kuva maapallosta ja Kuusta MarCO-B:n oittamana

Jari Mäkinen

Maapallo on pieni planeettaa suuressa, tyhjässä ja kylmässä avaruudessa. Monet toki tietävät tämän, mutta sen näkeminen on aina yllättävää. Kohti Marsia lentävä pieni MarCO-luotain otti kuvan Maasta ja Kuusta, ja kuva on yksinkertaisuudessaan kaunis.

Kaksi ammoisen videonauhurin kokoista nanosatelliittia laukaistiin toukokuun 5. päivänä kohti Marsia. Ne lähetettiin matkaan Nasan InSight-laskeutujan kanssa samalla raketilla ja nyt ne lentävät lähes samanlaisella radalla laskeutujan kanssa kohti punaista planeettaa.

Ne olivat 9. toukokuuta jo miljoonan kilometrin päässä Maasta, jolloin toinen niistä, MarCO-B, nappasi tämän kuvan.

Kuvassa näkyy oikealla avattuna oleva antenni auringonvalossa ja vasemmalla luotaimen lämpösuojaa. Keskellä mustaa avaruutta on yksi selvä piste: maapallo.

Pienen pisteen luona, sen alapuolella vasemmalla on heikompi ja pienempi piste, Kuu.

Kuva tuo mieleen Voyager 1 -luotaimen vuonna 1990 ottaman kuvan, joka tunnetaan nyt nimellä "pale blue dot", eli "valju sininen piste".

Tuon kuvan teki tunnetuksi luotaimen tutkijaryhmään kuulunut Carl Sagan, joka myös ehdotti alun perin sen ottamista. Hän näytti sitä aina osoittamaan kuinka pieni ja vaatimaton oma planeettamme on – vaikka meistä se tuntuu niin suurelta. Meille Maa onkin toki tärkeä, mutta harva tulee ajatelleeksi, että se on itse asiassa kuin avaruusalus, jonka pinnalla elämme avaruudessa.

Siinä missä Voyager 1 otti kuvansa kaukoputkimaisella kamerallaan läpi noin kuuden tuhannen miljoonan kilometrin päästä, oli MarCO:n etäisyys "vain" miljoona kilometriä ja se käytti laajakulmalinssiä.

MarCO-luotaimet (Mars Cube One) tekivät kuvan ottamista edeltävänä päivänä 8. toukokuuta ennätyksen, koska silloin niistä tuli kauimmaksi Maasta koskaan lähetetyt nanosatelliitit.

Ne perustuvat nykyisin hyvin suosittuun Cubesat-formaattiin ja ovat hyvin samanlaisia kuin esimerkiksi suomalainen Aalto-1 -satelliitti. MarCO:t ovat tosin kaksi kertaa suurempia, niin sanotusti kuuden yksikön cubesateja.

Tarkalleen ottaen MarCO:jen rungot ovat kooltaan 36,6 x 24,3 11,8 cm. Avaruudessa niiden kyljistä ponnahti auki aurinkopaneelit ja suuri levymäinen yhteydenpitoon käytettävä antenni.

Suurin osa nanosatelliiteista kiertää maapalloa alle 800 kilometrin korkeudessa. Nyt aikomuksena on testata niissä käytetyn tekniikan toimivuutta planeettainvälisessä avaruudessa. Koska keskenään samanlaiset MarCO:t eivät kierrä nyt maapalloa, vaan ovat matkalla kohti Marsia, niitä on satelliitti-sanan sijaan parempi kutsua luotaimiksi.

Maa on tässä piirroksessa suhteettoman suuri: oikeasti Marsista katsottuna Maa on vain piste taivaalla.

InSight laskeutuu Marsiin, mutta MarCO:t lentävät Marsin ohi. Ne tarkkailevat laskeutujan asettumista Marsin pinnalle avaruudesta, mutta InSight ei luota niihin laskeutumisensa aikana – Marsia kiertävä Mars Reconnaissance Orbiter välittää tietoja Maahan. Jos pikkuiset luotaimet toimivat kuitenkin hyvin, voitaisiin tulevaisuudessa planeettaluotaimien kanssa lähettää tällaisia pieniä apuluotaimia, ja joissakin tapauksissa koko lento voitaisiin tehdä tällaisella pikkuluotaimella. Ne kun ovat edullisempia tehdä ja lähettää matkaan.

Seuraava MarCO-luotaimien merkkipaalu on myöhemmin tässä kuussa, kun ne tekevät ratakorjauksen. Vastaavaa ei ole koskaan aikaisemmin yritetty nanosatelliitilla.

Myös Suomessa on suunniteltu planeettalentoon sopivaa nanosatelliittia.

Reaktor Space Lab on tehnyt hahmotelman asteroidia tutkivasta laitteesta, joka perustuisi cubesat-formaattiin ja joka käyttäisi VTT:n kehittämää pientä hyperspektrikameraa asteroidin kuvaamiseen.

Tämä ASPECT-niminen laite olisi lentänyt Didymos -asteroidin luokse Euroopan avaruusjärjestön AIM-luotaimen (Asteroid Impact Mission) mukana. Valitettavasti AIM peruutettiin joulukuussa 2016, mutta sen idea elää edelleen ja myös suomalainen planeettatutkimuscubesat saattaa saada vielä uuden mahdollisuuden.

Markus Hotakainen

Yöt ovat jo kovin valoisia ja pilkkopimeyttä on hädin tuskin enää etelärannikollakaan. Jos sää sallii, kannattaa silti tähyillä tovi keväiselle yötaivaalle.

Lyyran tähdistön suunnasta sinkoilee näinä päivinä – tai öinä – tähdenlentoja eli meteoreja. Niitä on näkynyt harvakseltaan jo huhtikuun puolivälistä, mutta eniten niitä voi nähdä parina seuraavana yönä.

Kovin mahtavaa näytelmää lyridien meteoriparvi ei tarjoa, sillä maksimissaankin tähdenlentoja sujahtelee vain kymmenkunta tunnissa. Toisinaan aktiivisuus voi kuitenkin yllättäen kasvaa, mutta sitä on mahdoton tietää etukäteen.

Parven meteoreja aiheuttavat pölyhiukkaset ja kivensirut ovat peräisin jaksollisesta Thatcherin komeetasta, joka kiertää Auringon soikealla radallaan kerran 415 vuodessa.

Lyridien vaatimattomaan aktiivisuuteen vaikuttaa parven ikä, sillä ensimmäiset merkinnät lyrideistä ovat Kiinasta jo 600-luvulta ennen ajanlaskun alkua. Komeetasta irronnutta ainesta on avaruudessa vain hyvin harvakseltaan.

Aika ajoin Maa kulkee kuitenkin pölyvanan tiheämmän kohdan läpi ja silloin tähdenlentoja näkyy huomattavasti tavallista enemmän. Esimerkiksi 1800-luvun alussa lyridien maksimissa meteoreja suihki taivaalla noin 700 tunnissa eli toistakymmentä minuutissa.

Jos uni ei maita ja taivas on pilvetön, parhaat mahdollisuudet lyridien näkemiseen ovat aamuyön tunteina. Silloin Lyyran tähdistö on korkealla ja kasvava Kuu on laskenut häiritsemästä loistollaan.

Kuva: ESO/S. Guisard

Markus Hotakainen

Lähipäivinä kasvava Kuu on jälleen hyvin näkyvissä iltataivaalla – edellyttäen, että pilvet eivät peitä sitä taakseen. Kuten kansa ennen vanhaan lausui, silloin "vanha kuu on uuden kuun harteilla".

Kun Kuu laskee kohti läntistä horisonttia ja taivas hiljalleen tummuu, valaistuna näkyvän kapean kuunsirpin kupeella alkaa kajastaa himmeä kuvajainen Kuusta: maatamo.

Aikojen alusta taivaalle tähyävät lajitoverimme yrittivät pohtia, mistä oikein on kyse. Miksi sirppinä näkyvän Kuun pimeä puolikin erottuu himmeästi, mutta kun kuunsirppi lihoo, toinen puolisko katoaa näkyvistä?

Yleisnero Leonardo da Vinci selitti ilmiön 1500-luvun alussa. Codex Leicester -nimellä tunnetussa käsikirjoituksessa, jonka da Vinci laati vuosina 1506–1510, hän selittää, kuinka sekä Kuu että Maa heijastavat samalla tavalla auringonvaloa.

Uudenkuun aikaan Kuu on Auringon suunnassa, joten emme näe sitä ollenkaan. Jos Kuu on täsmälleen Auringon suunnassa, sattuu täydellinen auringonpimennys. Yleensä Kuu kuitenkin ohittaa Auringon sen ylä- tai alapuolelta.

Kuusta katsottuna on silloin "täysimaa" eli kiertolaisemme sysimustalla taivaalla näkyy kokonaan valaistu Maa. Se on aika lailla näyttävämpi spektaakkeli kuin täysikuu Maan taivaalla, sillä kotiplaneettamme läpimitta on melkein neljä kertaa suurempi kuin Kuun.

Pari päivää uudenkuun jälkeen iltataivaallemme ilmestyy kasvava kuunsirppi, mutta Kuusta katsottuna Maa on päinvastoin lähtenyt kutistumaan.

Melkein täytenä loistava Maa heijastaa kuitenkin pilvineen ja merineen yhä voimakkaasti valoa, joten Kuun pimeälläkin puolella on melko valoisaa, paljon valoisampaa kuin kirkkaimmankaan meikäläisen kuutamon aikaan. Siksi näemme Kuun pimeän puolen maatamona – ja tämän da Vinci siis oivalsi jo yli 500 vuotta sitten.

Kun Kuu illasta toiseen kasvaa, Kuusta katsottuna Maa vastaavasti pienenee. Kutistuvasta Maasta heijastuu päivä päivältä vähemmän valoa, joten maatamo himmenee. Huolimatta siitä, että Maa pysyttelee Kuun taivaalla lähes paikallaan.

Vastaavasti Maasta katsottuna Kuun valoisa osa kasvaa ja alkaa häikäistä niin, että maatamo ei senkään takia enää erotu, ei ainakaan paljain silmin. Viimeistään puolikuun eli Kuun ensimmäisen neljänneksen aikoihin maatamoa on käytännössä mahdoton erottaa paitsi hieman pidempään valotetuissa kuvissa.

Silloin myös Maa on Kuusta katsottuna puolikas. Pari viikkoa myöhemmin – kun siinä välissä on ollut täysikuu – on jälleen puolikuun aika. Kuu on viimeisessä neljänneksessä ja näkyy nyt aamupuolella taivasta.

Kuun yhä kutistuessa maatamo ilmestyy jälleen näkyviin, mutta nyt kapea kuunsirppi nousee aamuvarhaisella vähän ennen Aurinkoa. Siksi aamuinen maatamo jää usein huomiota vaille.

Kuvat: Markus Hotakainen, Codex Leicester

Markus Hotakainen

Vallitsevan käsityksen mukaan Kuu syntyi, kun muotoutumassa olleeseen Maahan törmäsi suunnilleen Marsin kokoinen kappale. Teoria on nyt saanut lisävahvistusta ja samalla alkaa selvitä Maan veden alkuperä.

Ennen kuulentoja Kuun synnylle oli kolme teoriaa. Se olisi irronnut vinhaan pyörivästä Maasta, se olisi Maan sieppaama kappale tai se olisi syntynyt samaan aikaan Maan kanssa samasta Aurinkoa ympäröineen kaasu- ja pölypilven tihentymästä.

Kun astronauttien Kuun pinnalta keräämät kivet saatiin laboratorioihin, kävi ilmi, että mikään näistä teoriasta ei pidä paikkaansa.

Tutkijat kehittivät uusien tietojen pohjalta hypoteesin, jonka mukaan muinaisen Maan ja vähän pienemmän kappaleen törmäys sinkosi avaruuteen ainetta, josta osa jäi Maata kiertävälle radalle ja kasautui lopulta Kuuksi.

Ongelmana on ollut se, että Maan ja Kuun koostumuksissa on kuitenkin sekä yhtäläisyyksiä että eroja. Jos nuoren Maan ja törmänneen kappaleen koostumukset ovat olleet hyvin erilaiset – kuten Aurinkokunnan planeettojen nykykuosin perusteella voisi olettaa – miksi Maa ja Kuu eivät ole yhtä lailla selvästi toisistaan poikkeavat.

Tutkijat ovat ratkaisseet ongelman olettamalla törmäyksen olleen niin raju, että kappaleiden aineet sekoittuivat lähes täydellisesti, jolloin ruhjoutuneen Maan ja avaruuteen sinkoutuneen materian koostumukset olivat jokseenkin identtiset. Nykyisin havaittavat erot Maan ja Kuun välillä olisivat seurausta myöhemmästä asteroidipommituksesta.

Richard Greenwoodin johtama ryhmä on tutkinut hapen isotooppijakaumia sekä Kuusta tuoduissa että Maasta kerätyissä näytteissä. Kuun kivissä ja Maan oliviinimineraalissa eroa ei käytännössä ole, mutta kuukivien ja meikäläisten basalttien välillä havaittiin hapen isotooppien pitoisuuksissa muutaman miljoonasosan suuruisia eroja.

Tutkijoiden mukaan havainto tukee käsitystä, että törmäyksen aiheuttama aineen sekoittuminen oli lähes täydellistä. Mitatut erot selittyisivät "loppusilauksella" (late veneer), myöhemmin Maahan osuneiden asteroidien ja meteoriittien tuomalla aineksella.

Isotooppimittausten tulokset viittaavat myös siihen, että suuri osa Maan vedestä oli planeetallamme jo ennen törmäystä, jonka seurauksena Kuu syntyi. Aiemmin on arveltu, että valtaosa vedestä olisi tullut "jälkitoimituksena" Maahan osuneiden vesipitoisten asteroidien ja komeettojen mukana. Greenwoodin johtaman tutkimuksen mukaan ainoastaan 5–30 prosenttia nykyisestä vedestä olisi peräisin näistä myöhemmistä kosmisista törmäyksistä.

Havainnolla, että Maa onnistui säilyttämään suuren osan vedestään tuhoisasta törmäyksestä huolimatta, saattaa olla merkitystä myös eksoplaneettojen elinkelpoisuuksia arvioitaessa.

Tutkimuksesta kerrottiin ScienceDaily-uutissivustolla.

Kuva: Michael Elser/University of Zurich

Markus Hotakainen

Näinä päivinä kannattaa vilkaista ilta- ja yötaivaalla kumottavaa Kuuta. Näkymät ovat upeat.

Usein luullaan, että Kuu näkyy parhaiten täydenkuun aikaan. Silloin se on tietysti kirkkaimmillaan ja loistaa talvisin korkealla taivaalla.

Täydenkuun aikaan kiertolaisemme pinnalta ei kuitenkaan erotu kovinkaan paljon. Tummat "meret" eli valtavat laavatasangot toki, mutta kraattereita ei juuri lainkaan.

Paras aika Kuun vaihtelevien pinnanmuotojen katseluun kiikarilla tai kaukoputkella on puolikuun tietämissä. Silloin Aurinko valaisee Kuuta Maasta katsottuna sivusuunnasta, ja pimeän ja valoisan alueen raja eli terminaattori on Kuun keskivaiheilla.

Pikimustat varjot korostavat kraattereita, vuoria ja vuorijonoja sekä laaksoja ja kukkuloita. Jos malttaa katsella näkymiä vähän pidempään, Kuun pimeältä puolelta ilmestyy näkyviin vuorenhuippuja ja kraattereiden reunavalleja, joihin yhtäkkiä lankeaa kirkas auringonvalo.

Komeimmat maisemat avautuvat Kuun eteläisillä ylänköalueilla, joilla on kraattereita niin tiheässä, että ne menevät paikoin limittäin, lomittain ja päällekkäin.

Ylläolevassa kuvassa näkyvä Clavius on Kuun suurimpia kraattereita: sillä on läpimittaa 225 kilometriä. Ikää Claviuksella on noin neljä miljardia vuotta, mikä näkyy sen kohdalle myöhemmin osuneiden pienempien kraattereiden määrässä.

85-kilometrinen Tycho sen sijaan on nuorimmasta päästä. Se syntyi hieman yli 100 miljoonaa vuotta sitten. Jos dinosauruksilla oli hiukankaan kiinnostusta taivaallisiin asioihin, ne saattoivat nähdä kirkkaan leimahduksen, kun asteroidi iskeytyi Kuun pintaan ja sinkosi törmäyskohdasta kiviä ja pölyä eri suuntiin jopa 1500 kilometrin etäisyydelle.

Kuvat: Markus Hotakainen

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

Tänään pimeän laskeuduttua moni saattoi kiinnittää huomion selkeällä pakkastaivaalla puolikkaan Kuun vasemmalla puolella kimmeltäneeseen tähteen.

Illan mittaan Kuu lähestyi tähteä ja hieman seitsemän jälkeen peitti sen taakseen. Härän tähdistön Aldebaran katosi toviksi näkyvistä.

Tällaiset tähdenpeitot eivät ole mitenkään harvinaisia, sillä yötaivaalla vaeltava Kuu peittää jatkuvasti tähtiä taakseen.

Useimmiten tähdet ovat kuitenkin melko himmeitä ja katoavat helposti Kuun loisteeseen. Aldebaran on taivaan 14. kirkkain tähti, joten se erottuu helposti aivan kiertolaisemme lähistölläkin.

Aldebaranin nimi on monin muiden kirkkaiden tähtien tavoin peräisin arabeilta. Tähden alkuperäinen nimitys Al Dabaran tarkoittaa "seuraajaa". Aldebaran nousee itäisestä horisontista niin ikään Härän tähdistöön kuuluvan Plejadien tähtijoukon jälkeen ja seuraa sitä illan ja yön mittaan taivaankannen poikki kohti läntistä taivaanrantaa.

Kuu näyttää liikkuvan taivaalla suunnilleen halkaisijansa eli puolen asteen verran tunnissa, joten ”kadonnut” Aldebaran ilmestyi melko pian uudelleen näkyviin Kuun valaistun puoliskon takaa.

Kuva: Markus Hotakainen

Markus Hotakainen

Kiertolaistamme on perinteisesti pidetty rutikuivana paikkana, mutta ilmeisesti käsitys on tyystin väärä. Kuussa on vettä kaikkialla, mutta siihen on hankala päästä käsiksi.

Jos ja kun Kuuhun joskus palataan, on oleellista tietää, minkä verran siellä on vettä. Sitä voidaan nimittäin käyttää sekä juomavetenä että rakettipolttoaineen eli vedyn ja hengityksen kannalta suhteellisen keskeisen hapen valmistamiseen.

Tuoreet havainnot viittaavat siihen, että Kuussa on vettä aina ja kaikkialla. "Olipa vuorokaudenaika mikä tahansa ja katsoimmepa mille tahansa leveysasteelle, vettä näyttää esiintyvän", toteaa Joshua Bandfield, jonka johdolla tehty tutkimus on vastikään julkaistu.

Tähän saakka ollaan oltu käsityksessä, että Kuun vesi – eli jää – on keskittynyt napaseuduille, missä joidenkin kraattereiden pohjat ovat ikuisessa pimeydessä. Näihin "kylmyysloukkuihin" olisi aikojen saatossa kertynyt kenties suuriakin määriä vettä. Niiden liepeillä vesijään esiintyminen noudattelisi vajaan kuukauden mittaisen Kuun vuorokauden vaihtelua.

Kuun pintakerrosten koostumuksen ja muiden ominaisuuksien tutkimus perustuu sekä kiertolaisemme heijastamaan että sen lähettämään säteilyyn. Veden esiintyminen näkyy heijastuvan infrapunasäteilyn spektrissä, mutta tutkimusta hankaloittaa samoilla aallonpituuksilla esiintyvä Kuun pinnan oma säteily. Niiden erottaminen toisistaan edellyttää tietoa Kuun pinnalla vallitsevista lämpötiloista.

Bandfieldin johdolla tutkijat ovat kehittäneet menetelmän, jolla veden esiintymistä voidaan selvittää NASAn LRO:n (Lunar Reconnaissance Orbiter) sekä Intian Chandrayaan-1-luotaimen tekemien mittausten avulla.

Tuoreiden tulosten perusteella vettä on Kuussa hyvin laajalti eikä sen esiintymisessä ole suuria ajallisia vaihteluita. Ihan perusvedestä ei kuitenkaan ole kyse, sillä hapen ja vedyn yhdiste esiintyy lähinnä hydroksyyli- eli OH-molekyyleinä. Sillä on taipumus muodostaa sidoksia erilaisten mineraalien kanssa, joten tulevilla kuulennoilla se on saatava erotettua niistä.

Uusista tuloksista huolimatta Kuun veden alkuperä on edelleen hämärän peitossa. Vaihtoehtoina ovat veden muodostuminen Kuun pintamateriaalissa aurinkotuulen pommituksen seurauksena tai sen tihkuminen Kuun sisuksista, missä se on ollut nalkissa erilaisissa mineraaleissa Kuun syntymästä lähtien.

Kuun vedestä kerrottiin NASAn uutissivuilla ja tutkimus on julkaistu Nature Geoscience -tiedelehdessä (maksullinen).

Kuva: Markus Hotakainen

Markus Hotakainen

Kuu syntyi – todennäköisesti – kun Maa oli vasta muotoutumassa ja suunnilleen Marsin kokoinen kappale törmäsi planeettamme varhaiseen aihioon. Törmäys paiskasi osan proto-Maan kiviaineksesta avaruuteen ja siitä tiivistyi Kuu. Prosessin arvellaan olleen hyvin nopea, korkeintaan vuosien, ehkä vain kuukausien tai viikkojen mittainen.

Maa ja Kuu ovat sen jälkeen olleet tiivis pari ja niitä voidaan pitää melkein yhtä lailla kaksoisplaneettana kuin planeettana ja sen kuuna. Kuu on Maahan verrattuna iso, läpimitaltaan noin neljäsosa siitä, joten se on vaikuttanut vetovoimallaan myös Maan myöhempään kehitykseen.

Kuun pyöriminen, vaikka se onkin hyvin hidasta, on saanut sen pullistumaan päiväntasaajan eli ekvaattorin kohdalta. Jo parisataa vuotta sitten ranskalainen matemaatikko ja fyysikko Pierre-Simon de Laplace laski, että Kuun ekvaattoripullistuma on selvästi liian suuri siihen nähden, että sen pyörähdysaika on melkein kuukausi.

Alkujaan eli Kuun ollessa vielä valtaosin sula sen on arveltu pyörineen paljon nopeammin, jolloin pullistuma olisi ollut vielä nykyistäkin suurempi. Kun pyörimisliike vähitellen hidastui, pullistuma kutistui. Mutta kun Kuu noin neljä miljardia vuotta sitten jäähtyi ja jähmettyi, kutistumista ei enää päässyt tapahtumaan, vaikka pyöriminen edelleen hidastui.

Kuun pyörimisliikkeen hidastuessa se on samalla loitontunut Maasta. Maan ja Kuun välimatka kasvaa edelleen noin neljällä sentillä vuodessa, sillä järjestelmä menettää kaiken aikaa energiaa. Se kuluu niiden keskinäisen vetovoiman aiheuttamaan vuorovesi-ilmiöön.

Vuoksi ja luode loiskuttavat Maan valtamerten vesiä edestakaisin ja siitä syntyvät kitkavoimat hidastavat Maan pyörimisliikettä, mutta saavat samalla Kuun vähitellen etääntymään Maasta. Siis karkeasti kuvailtuna, yksityiskohdiltaan ilmiö on paljon mutkikkaampi.

Tutkijoita on pitkään askarruttanut, kuinka nopeasti Kuu on etääntynyt Maasta menneinä vuosimiljardeina, ja mitä se voisi kertoa olosuhteista nuoressa Maassa. Boulderin yliopiston fysiikan professorin Shijie Zhongin johtama tutkijaryhmä on selvittänyt asiaa mallintamalla Kuun nykyisen ekvaattoripullistuman syntyä.

Se on ollut ilmeisesti varsin hidas prosessi ja vienyt satoja miljoonia vuosia, kun Kuu on nykyistä paljon hitaammin etääntynyt Maasta. Siitä voidaan päätellä, että vuorovedet maapallolla ovat olleet vähäisempiä tai niitä ei välttämättä ole jossain vaiheessa esiintynyt ollenkaan.

"Jos Maalla on ylipäätään ollut vesikehä hadeeisen aionin [4,57–3,8 miljardia vuotta sitten] aikana, se on voinut olla kauttaaltaan jäässä, mikä on käytännössä eliminoinut vuorovesien synnyttämän kitkan", Zhong arvelee.

Ajatus umpijäässä olevasta "lumipallo-Maasta" ei ole uusi. Auringon kehitystä koskevan teorian mukaan se on ollut nuoruudessaan nykyistä noin 30 prosenttia himmeämpi, joten Maahan lankeava energiamäärä olisi myös ollut paljon nykyistä pienempi. Sille ei kuitenkaan ole saatu vahvistusta havainnoista. Nyt ratkaisu ongelmaan voi olla yllättäen löytymässä Kuusta.

Uudesta mallista kerrottiin Boulderin yliopiston uutissivuilla ja tutkimus on ilmestynyt Geophysical Research Letters -tiedejulkaisussa (maksullinen).

Kuva: Markus Hotakainen

Jari Mäkinen

Kiina on laukaisemassa tämän vuoden lopulla Kuuta kiertämään luotaimen ja samalla myös Kuun pinnalle laskeutujan. Sen mukana on pieni kapseli, jonka perustaa luontaisen kiertolaisemme pinnalle pienen siirtokunnan – ja sen elämää voi todennäköisesti seurata netissä.

Chang'e 4 on samankaltainen lento kuin oli Chang'e 3 jo neljä vuotta sitten: kyseessä on luotain, joka jää kiertämään Kuuta, ja laskeutuja, joka asettuu Kuun pinnalle pieni kulkija mukanaan.

Haastavaksi lennon tekee se, että laskeutuja suuntaa nähtävästi Kuun kääntöpuolelle, eli sinne, mikä ei näy koskaan Maahan. Kuuhan kääntää koko ajan saman puolensa kohti meitä ja siksi alus, joka on Maahan näkymättömällä puolella, ei voi olla suoraan radioyhteydessä maa-aseman kanssa. Tässä apuun tulee kiertolainen, joka voi toimia tietoliikennesatelliittina, mutta nähtävästi kiinalaiset lähettävät Kuuta kiertämään myös erityisen linkkisatelliitin, jonka tärkein tehtävä on vain viestien välittäminen.

Laskeutujan mukana on myös varsin erikoinen alumiinisäiliö. Sen sisällä on silkkitoukkia, perunaa ja lituruohon siemeniä, joiden elämää ja kasvamista Kuun olosuhteissa tullaan seuraamaan.

Maan päällä lituruohossa on kauniita kukkia. Saa nähdä, tuleeko myös Kuu kukkimaan.

Ekosysteemikapselin suunnittelija Zhang Yuanxun kertoi China Dailyn mukaan, että silkkitoukat ovat aluksi munina, jotka kehittyvät Kuussa toukiksi ja tuottavat luonnollisesti eläessään ja kasvaessaan hiilidioksidia. Samalla perunat ja lituruohot (jotka kasvavat myös siemenistä) tuottavat happea, ja ainakin teoriassa ne voivat kaikki tulla hyvin toimeen yhdessä.

Ainakin jonkin aikaa.

Lituruoho (Arabidopsis thaliana) on yksivuotinen ristikukkaiskasvi, joka on klassinen biologian tutkimuskohde. Se lituruoho kasvaa 10–30 senttimetriä korkeaksi ohueksi kasviksi nopeasti, ja siksi se sopii hyvin kokeisiin.

Se oli myös ensimmäinen kasvi, jolla tehtiin avaruudessa pitkäaikaisia kokeita. Vuonna 1982 niitä kasvatettiin 40 vuorokauden ajan venäläisellä Saljut 7 -avaruusasemalla.

Nyt kiinnostavaa on nähdä, miten silkkitoukat ja kasvit kehittyvät Kuun olosuhteissa. Vaikka miniekosysteemillä onkin suojanaan alumiinikapseli, on painovoima Kuussa noin kuudesosa Maan painovoimasta (tarkalleen 0,1654 g) ja siellä on runsaasti säteilyä.

Suunnitelmien mukaan silkkitoukkien, lituruohon ja perunoiden kuuseikkailua voi seurata netissä, minne kuvaa Chang'e 4:stä lähetetään lähes suorana.

Tästä saattaa tulla tosi nettihitti: äärimmäinen Selviytyjät -sarja!

Chang'e 3 -laskeutuja sen mukana Kuun pinnalle lentäneen Yutu-kulkijan kuvaamana. Chang'e 4 on pitkälti samanlainen. Otsikkokuvassa on Kansainvälisellä avaruusasemalla kasvatettua, noin 10 cm korkeaa lituruohoa.

Tilaa aihepiirin kuu RSS-syöte

Marsia kohti lentävä nanosatelliitti otti upean kuvan maapallosta

Nyt on aika bongata kevään viimeiset tähdenlennot

Leonardo da Vinci ratkaisi maatamon arvoituksen

Maan vesi on Kuutakin vanhempaa

Katse taivaalle – Kuu on nyt komeimmillaan

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

Se on iso

Määränpäänä Kuu: Orion vs. BFR

Kuu jyräsi kirkkaan tähden

Kuussa onkin vettä vaikka muille jakaa!

Lumipallo-Maa, karkaava Kuu ja himmeä Aurinko – kiertolaisemme "vyötärömakkara" kertoo kaukaisista ajoista

Kiina aikoo luoda ekosysteemin Kuun pinnalle

AIHEALUEET

ERIKOISTA

TIEDETUUBI