Onko Marsin pinnalla muka kylmä - ei tuntuisi Suomen talvea kummemmalta

Kuva: Maartin Takens
Jarmo Korteniemi

Marsista puhutaan usein kylmänä paikkana. Harva tietää, että punaisen planeetan lämpötilaolot ovat itse asiassa varsin siedettävät, ajoittain jopa mukavatkin. Ihminen pärjäisi Marsin pakkasessa aivan hyvin.

Tänä vuonna kesähelteet ovat sen verran tukalat, että on mukava pohtia viileämpiä asioita. Käsittelimme jo maapallon kylmyysennätykset taannoisessa jutussamme, joten siirrytään vielä piirun verran enemmän pakkasen puolelle.

Kuinka kylmä - tai lämmin - naapuriplaneetallamme Marsissa oikein on? Ja mitä se käytännössä tarkoittaa?

Curiosity-mönkijä laskeutui vuonna 2012 Marsin päiväntasaajan eteläpuolelle. Tämän jälkeen se on raportoinut punaisen planeetan pinnalta jopa +20 asteen "helteitä" ja lähes -130 asteen pakkasia.

Satelliittimittaukset ovat vahvistaneet nuo Marsin ekvaattorin tienoilla varsin tyypillisiksi arvoiksi. Lämpötilat pysyttelevät päivisin keskimäärin muutamissa miinusasteissa ja laskevat yöksi -70 - -80 asteen tienoille. Navoilla pakkanen saattaa ajoittain yltää jopa -150 celsiusasteeseen.

Kuulostaako hyisevältä? Kun asiaa tarkastelee lähemmin, moiset lukemat mahtuvat lähes oman planeettamme rajoihin.

Prikulleen etelänavalla sijaitsevan Amundsen-Scottin aseman kesää paistatellaan tyypillisesti -25 asteessa, lämpöennätys on huimat -12 astetta. Talven kylmimpinä aikoina siellä värjötellään -65 asteessa. Sikäläinen kylmyysennätys on -83 astetta, mutta planeetan viralliset pohjalukemat on mitattu vieläkin syrjemmällä sijaitsevalta Vostok-asemalta: -89,2 astetta.

Kummassakin paikassa on miehitys läpi vuoden - vaikka pakkanen paukkuu kuin Marsin päiväntasaajan yössä.

Talvisin tämän päälle tulee vielä tuuli. Jopa 25 metriä sekunnissa puhaltavien jäätikkötuulten vaikutuksesta kovimpien pakkasten purevuus voi Etelämantereella vastata jopa -125 astetta. Nyt ei olla enää kovin kaukana Marsin kylmimmistäkään oloista.

Toki Marsinkin napajäätiköillä tuulee, jopa hieman kovempaa kuin Antarktiksella. Mutta tarkoittaako se, että siellä tuntuisi sitten vastaavasti kylmemmältä?

Ei. Päinvastoin.

Marsin kaasukehä on ohuempi kuin Maan. Paine pinnalla on samaa luokkaa kuin meillä runsaan 30 kilometrin korkeudella. Tällainen harva kaasu ei siirrä lämpöä kovinkaan tehokkaasti, eikä kovallakaan pakkasella siksi ole paljoa vaikutusta.

Itse asiassa Marsin kaasukehä on niin ohut, etteivät sikäläiset pakkaslukemat tuntuisi ollenkaan pahalta.

Kuumimmat marsilaispäivät tuntuisivat helteeltä, ainakin jos Aurinko porottaisi suoraan yläpuolelta.

Marsin keskimääräinen lämpötila on noin -65 astetta. Sikäläisittäin tyypillisessä 7 m/s tuulessa tuntuisi kuitenkin samalta kuin suomalaisittain normaalissa, -15 - -20 asteen pakkasessa.

Eikä kovimmissakaan marsilaispakkasessa seisoskelu olisi edes Etelämantereen ennätysten veroista. -120 astetta 25 m/s tuulella tuntuisi meikäläisittäin vain -55 asteelta. Vastaisi jotakuinkin Suomen ennätyspakkasia. Siperiassa moiselle naurettaisiin.

Lämpötoppauksia siis Marsissa tarvitaan, muttei läheskään niin paljoa kuin voisi kuvitella.

Ajan mittaan kylmyys kuitenkin pureutuisi luihin ja ytimiin. Lämpö nimittäin säteilisi Marsiin eksyneen satunnaisen matkaajan kehosta hiljakseen pois. Siksi astronauttien puvut, asumukset ja kaikki muutkin lämpimänä pidettävät tavarat kannattaisi Marsissa suojata lämpösäteilyn karkaamiselta.

Maan ja Marsin lämpötilojen suurin ero ei olekaan absoluuttiset arvot, vaan vaihtelunopeus. Meillä äärilämpötilat näyttäytyvät kunnolla vasta vuodenaikojen mittaan eikä yön ja päivän välillä ole yleensä eroa kuin 10 - 20 astetta. Marsissa suurin osa vaihtelusta tapahtuu jokaisen vuorokauden aikana, ja vuodenaikojen vaikutus on varsin.

Kirjoittaja on Marsiin erikoistunut planetologi.

Lisälukemista esim. Osczevski: "Martian Windchill in Terrestrial Terms" (Bulletin of the American Meteorological Society, 2014)

Otsikkokuvan henkilö on varustautunut kirpsakkaan -55 asteen pakkaseen Sahan tasavallassa Venäjällä. (Maarten Takens)

Video: Phil Bailey on puolisuomalainen, joka tuntee InSight-laskeutujan robottikäden

Video: Phil Bailey on puolisuomalainen, joka tuntee InSight-laskeutujan robottikäden

Phil Bailey selittää selvällä suomenkielellä, miten InSight-laskeutuja tulee käyttämään robottikättään. Hän on hyvä esimerkki siitä, miten avaruuslentojen pariin saattaa päätyä, vaikka opiskelee ihan jotain muuta kuin avaruusalaa.

Jari Mäkinen
06.07.2018

https://youtu.be/SnKawzxpClM

InSight on Nasan seuraava Mars-laskeutuja. Se on nyt matkalla kohti punaista planeettaa ja saapuu sinne marraskuussa. Laskeutumisensa jälkeen se ottaa pian käyttöön robottikäsivartensa, jonka avulla laitetaan Marsin pinnalle laskeutujan vierelle seismometri sekä lämpövuomittari, ja lisäksi kädellä tehdään paljon tutkimuksia.

Käden toiminnasta vastaa osaltaan suomalaissukuinen robotiikkainsinööri Phil Bailey, joka kertoo videolla työstään Jet Propulsion Laboratoryssä Pasadenassa, Kaliforniassa.

Erityisesti hänen vastuullaan on WTS, joka näyttää se myös hieman hauskalta: se on kuin puolipallomainnen kupoli, jolla on hame. Se on suoja, joka lasketaan Marsin pinnalle laitettavan seismometrin päälle, jotta Marsin kaasukehän tuulet ja muut ulkoiset häiriöt eivät vaikuta mittauksiaan tekevään seismometriin.

InSight llaskeutuu marraskuun 26. päivänä rakettimoottorien hidastamana Marsin päiväntasaajan seutuville Elysium-tasangolle ja toimii siellä toivottavasti yhden Marsin vuoden ajan, siis noin kaksi Maan vuotta. Laskeutuja on käytännössä parimetrinen lavetti, jossa on kolme noin metrin pitkuista jalkaa ja kaksi pyöreää aurinkopaneelia, jotka avautuvat laskeutumisen jälkeen lavetin sivuille samaan tapaan kuin kukat avaavat terälehtiään.

Teknisesti InSight on hyvin samanlainen kuin vuonna 2009 Marsiin laskeutunut Phoenix-niminen laskeutuja. Tuo lento, laskeutuminen ja toiminta Marsissa sujuivat hyvin, joten toiveet ovat nytkin korkealla.

Laskeutuja on vähän kuin edullinen välilento Nasan Mars-tutkimusohjelmassa. Sen kyydissä onkin aikaisemmista laskeutujista ja kulkijoistra yli jääneitä kameroiden ja mittalaitteiden varakappaleita, ja lisäksi tärkeimmät tutkimuslaitteet pyydettiin Euroopasta.

Kuten nimi InSight antaa ymmärtää, on laskeutujan tärkein tehtävä nyt katsoa Marsin sisälle. Siksi sen päätutkimuslaite on ranskalainen seismometri, ja sillä on itse asiassa aika pitkä historia jo takanaan. Laitteen projektipäällikkö Ranskan kansallisessa avaruuskeskuksessa CNESissä on Philippe Laudet. Hän kertoi Tiedeykkösessä olleessa kirjoittajan tekemässä ohjelmassa seismometristä näin:

"Seismologiaa on käytetty Maan sisustan ymmärtämiseen 1900-luvun alusta. Ensimmäisen kerran seisminen aalto havaittiin vuonna 1889, kun Saksassa havaittiin Japanissa olleen maanjäristyksen tärinää. Sen jälkeen aika pian ymmärrettiin, että voimme havaita toisella puolella olevia maanjäristyksiä seismometrillä ja että järistyksistä tulee erilaisia aaltoja, ja niiden kulkuaikojen avulla voidaan määrittää maapallon sisustan rakenne."

"Kun vuonna 1969 Apollo-astronautit menivät Kuuhun, he veivät sinne seismometrejä. Niitä vietiin Apollo-lennoilla kaikkiaan viisi ja ne muodostivat pienen verkoston, jonka avulla pystyttiin nyt ymmärtämään millainen on Kuun sisusta. Vaikka nyt tiedämmekin aika hyvin millainen on Kuun sisusta, se ei ole hyvä esimerkki toisesta planeetasta, koska Kuun syntyhistoria on niin erilainen. Siksi jo pitkään tutkijat ovat ehdottaneet seismometrin lähettämistä Marsiin."

"1970-luvulla Viking-laskeutujissa oli yksinkertaiset seismometrit, mutta niistä vain toinen toimi ja sekin oli kiinni laskeutujan rungossa, joten se ei saanut kovin luotettavia signaaleita. Nimittäin Marsissa olevat tuulet heiluttelivat laskautujaa sen verran, että varsinaiset signaalit jäivät tämän varjoon – voisi sanoa, että tuo seismometri toimi lopulta sääasemana. Sillä saatiin kuitenkin 15 signaalia, jotka todennäköisesti olivat mars-järistyksiä. Tästä kuitenkin opittiin se, että seismometri pitää laittaa tiukasti kiinni pintaan ja eristää tuulelta."

"Meillä täällä Ranskassa on tutkija Philippe Lognonné, joka oli tehnyt seismometrin venäläiseen Mars 95 -luotaimeen, joka valitettavasti syöksyi alas Maahan lähes välittömästi laukaisun jälkeen. Seismometri ei siis päässy Marsiin, mutta ranskassa ei annettu tämän lopettaa seismometrin kehittämistä. Etsimme uutta kumppania ja keskustelimme useammankin maan kanssa, Kiinan, Japanin, Yhdysvaltojen ja Venäjänkin kanssa mahdollisuuksista lennättää seismometri Marsiin, ja ihan viime vaiheessa olimme jo pohtimassa versiota, joka olisi mennyt Japanissa suunnitellun laskeutunan mukana Kuuhun. Se kuitenkin peruttiin, koska Fukushiman ydinonnettomuuden vuoksi japanilaiset leikkasivat avaruusohjelman rahoitusta ja kuulaskeutuja oli eräs ensimmäisistä peruutetuista hankkeista."

Olimme tämän jälkeen jo jäädyttämässä koko projektia, kun sitten Nasan planeettalennoista vastaava keskus Jet Propulsion Laboratory ehdotti tehtäväksi lentoa, jonka päähyötykuormana olisi tämä meidän seismometrimme. Tunsimme hyvin sikäläisiä tutkijoita, ja he olivat laskeneet, että oman amerikkalaisen seismometrin tekeminen maksaisi paljon ja siihen menisi aikaa, joten he ehdottivat käytettäväksi meidän laitettamme. Vuonna 2011 Nasa päätti sitten antaa rahaa kolmelle uudelle tutkimuslennolle, ja tämä oli yksi valituista. Meille tämä oli erinomainen yhteistyö, sillä heillä ei ole seismometriä, mutta he tietävät miten mennä Marsiin ja meillä on seismometri, mutta ei lentoa Marsiin."

Laskeutuja rakenteilla Denverissä Lockheed Martin -yhtiössä.

Hankkeen nimi on siis InSight, eli Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport. Suomeksi tämä on jotakuinkin Eli "sisäsoien tutkiminen käyttäen seismometriä, geodesiaa ja lämpökuljetusta". Samalla nimi tarkoittaa lyhyesti "katso sisälle".

Geodesia tässä tarkoittaa sitä, että laskeutujan paikkaa seurataan erittäin tarkasti ja siinä tapahtuvan mahdolliset liikkeet kertovat siitä, että mahdollisesti Marsissakin on jonkinlaisia mannerlaattoja, jotka liikkuvat. Nykytiedon mukaan laattoja ei ole, mutta tästä kohta lisää.

Lämpökuljetus puolestaan tulee siitä, että kyydissä on saksalaisten tekemä laite, joka pystyy mittaamaan sitä, miten lämpö kulkee pinnan alla noin viiden metrin syvyydellä. Siitä voi päätellä paljon mm. siitä, onko pinnan alla jäätä. Laite on itse asiassa pieni puikula, joka nakuttaa itsensä vähä vähältä alemmas pinnan alle ja lähettää siihen kiinnitettyä piuhaa pitkin mittaustietoja.

Ja päätutkimuslaite on siis tämä ranskalaisten tekemä seismometri, joka on itse sasiassa kolmesta seismometristä - yksi joka suuntaan - koostuva instrumenttipaketti. Se on 22 cm halkaisijaltaan olevan puolipallon muotoisen tyhjiökammion sisällä ja se on toisen puolipallon sisällä. Näin Marsin tuulet eivät pääse nyt sitä heiluttelemaan. Ja jotta se saisi mahdollisimman hyvin signaalinsa pinnalta, nostetaan se laskeutujan robottikäsivarrella makaamaan maahan laskeutujan viereen.

Piirros näyttää seismometrin ja sen tuulisuojan. WTS, eli wind and thermal shield suojaa sisällään olevaa SEIS-laitteistoa. Kuva: IPGP/David Ducros

"Laskeutuja avaa aurinkopaneelinsa heti laskeutumisensa jälkeen, jos siis kaikki sujuu suunnitellusti ja laskeudumme Marsiin 26. marraskuuta. 28. marraskuuta alkaen 10. joulukuuta saakka otamme runsaasti kuvia laskeutujan luota ja päätämme niiden perusteella paikan, mihin laskemme seismometrin.

"Paikan pitää olla mahdollisimman tasainen, eikä siinä saa olla liian suuria kiviä. Sen jälkeen robottikäsivarsi ottaa kiinni seismometristä ja nostaa sen alas pinnalle sopivaan aikaan. Oletamme, että tämä tapahtuu 4. tammikuuta mennessä, koska nykyisen suunnitelman mukaan silloin aloitetaan saksalaisen mittalaitteen asentaminen."

"Tammikuun lopusta alkaen aloitamme kummankin mittalaitteen käyttämisen, ja koska lämpövuomittalaite porautuu alaspäin pienten iskujen avulla, pystymme kuuntelemaan seismometrillä näitä iskuja, joiden aika ja voimakkuus tunnetaan hyvin. Näin pystymme alustavasti kalibroimaan laitettamme. Ja aina kun naapurimme ei metelöi nakutuksillaan, kuuntelemme Marsia – mikä on tietysti suurin osa ajasta. Laitteen kalibrointi ja käyttöönotto jatkuu maaliskuun loppuun saakka, jolloin suuri osa tiimistämme on Kaliforniassa, mutta sen jälkeen tulemme kotiin ja jatkamme työtä täällä."

"Kyse ei ole ainostaan siitä, että saamme tietoja seismometriltä ja jaamme tietoja eteenpäin, vaan myös siitä, että yhdistämme näitä tietoja muihin luotaimen tekemiin havaintoihin – ennen kaikkea säätietoihin, koska lämpötilan ja paineen vaihtelulla, kuten magneettikentällä, saattaa olla vaikutusta seismometrin mittauksiin. Havaintojen käsitteluystä tekee hieman haastavan työn se, ettemme tiedä ihan täsmälleen mitä tulemme havaitsemaan."

"Tilanne on vähän sama kuin Kuun tapauksessa ennen kuin seismometrit vietiin sinne. Sieltä havaittiin paljon signaaleita, jotka olivat tietysti erilaisia kuin Maassa. Osin näiden perusteella on tehty paljon mallinnuksia siitä, millaisia ovat Marsin järistykset, ja teoreettisesti suurimmat voisivat olla luokkaa 4,5 - 5 magnitudia. Näitä parin vuoden aikana voisi olla muutamia, mutta voi olla kymmeniäkin, laskelmasta riippuen. Pienempien määrää on vaikea edes arvioida, koska periaatteessa laite on niin herkkä, että se havaitsee myös meteorien törmöykset Marsin pintaan planeetan toiselta puolelta. Kuten Maassa, tulee sielläkin varmasti ensin niin sanottu P-aalto ja sitten S-aalto, joista voidaan laskea tärinän etäisyys arviolta 10% tarkkuudella. Koska seismometri mittaa tärinöitä kolmessa suunnassa, voidaan tärähdyksen tulosuuntakin saada selville varsin hyvin. Kun kyseessä on voimakas järähdys, voi seismometri havaita varmaankin ensin suoran signaalin, sitten toiselta puolelta Marsin ytimen ympäri tulleen aallon, ja lopulta sigaalin sen kuljettua kerran planeetan ympäri. Marsin tapauksessa tähän kuluu hieman alle kaksi tuntia."

"Mitä tulee järistysten alkuperään, niin todennäköisesti pääosa niistä tulee lämpöliikkeestä: päivällä Marsin pinta lämpenee ja yöllä viilenee, ja koska kaasukehä on ohut, ovat lämpötilaerot suuria. Päivällä voi olla kymmenen astetta ja yöllä -150 astetta. Toinen järistyksiä aiheuttava tekijä on Phobos-kuun aikaansaamat vuorovesivoimat, ja lisäksi oletamme, että Marsin sydän on kuumaa metallia ja sieltä saattaa nousta laavaa ylemmäs, niin sen liikkeet saattavat myös saada aikaan järistyksiä. Ja sitten ovat meteoriitit: koska seismometri pystyy havaitsemaan niiden törmöyksiä, voidaan nyt ensimmäistä kertaa laskea paljonko Marsiin törmää kappaleita."

"Lisäksi voimme tehdä oheismittauksia kaasukehästä. Tiedetään, että Marsissa on pölypyörteitä, Dusts Devils, kuten niitä kutsutaan, ja pystymme todennäköisesti havaitsemaan niitä, kun ne menevät ohitse. Voimme siis varmaankin tehdä seismometrillä myös mittauksia, jotka kiinnostavan Marsin kaasukehän ja säätilan tutkijoita. Voi myös olla, ettei niitä tule lainkaan laskeutujan luokse - emme tiedä!"

Philippe Laudet, SEIS-seismometrin projektipäällikkö Ranskan kansallisessa avaruustutkimuskeskuksessa CNESissä. Kuva: CNES / D. Jamet

Massiivinen myrsky jatkuu Marsissa – luotain kiertoradalta lähetti paljon kertovan kuvan

Mars kuvattuna kiertoradalta 2. heinäkuuta
Jari Mäkinen

Toukokuussa alkanut suuri pölymyrsky jatkuu Marsissa. Kuten yllä oleva Mars Express -luotaimen ottama kuva näyttää, on sumumainen verho peittänyt lähes koko planeetan.

Myrskyt eivät ole harvinaisia Marsissa, mutta näin sakeaa pölymyrskyä ei ole nähty aikoihin. Laajemmat myrskyt nousevat yleensä Marsin eteläisen pallonpuolen kesän aikaan ja kestävät muutaman viikon ajan. Noin kerran kolmessa Marsin vuodessa, niin noin kerran viidessä ja puolessa Maan vuodessa, myrskyt ovat hieman voimakkaampia ja saattavat kattaa koko planeetan.

Tuulen voimakkuus pinnalla ei ole kovin suuri, koska Marsin kaasukehä on pinnalla vain noin sadasosa maapallon ilmakehän tiheydestä, eikä tuulen nopeuskaan ylitä sataa kilometriä tunnissa. Eli maanpäällisten pyörremyrskyjen äreyteen eivät Marsin myrskyt pääse. Silti ne nostavat ilmaan paljon pölyä, joka muuttaa Marsin ilmeen totaalisesti.

Tästä hyvä esimerkki on Euroopan avaruusjärjestön Mars Express -luotaimen laajakulmaisen visuaalisen tarkkailukameran 2. heinäkuuta ottama kuva. Siinä ainoastaan suurimmat pinnanmuodot ja korkea Olympus Mons -tulivuori erottuvat punertavan pölymössön keskeltä.

Tämä myrsky alkoi toukokuun 30. päivänä ja 20. kesäkuuta se oli laajentunut koko planeetan kattavaksi. Sen jälkeen hiipumista ei juuri ole ollut havaittavissa, vaan myllerrys vain jatkuu.

Tämä on ikävä asia Marsissa olevan Opportunity -kulkijan kannalta. Se vaipui 12. kesäkuuta horrokseen, koska aurinkopaneelit eivät enää tuottaneet tiheän pölyn vuoksi riittävästi sähkövirtaa. Kulkija asettui virransäästötilaan, missä se sulki kaikki toimintansa – mukaan luettuna yhteydenpidon Maahan – ja vain sen sisäinen herätyskello on toiminnassa. Se tarkistaa välillä ovatko paneelit tuottaneet sähköä ja varanneet akkuja, ja jos eivät, niin se jatkaa unessa.

Kun (tai jos) sähköä tulee normaalisti, se käynnistää kulkijan tärkeimmät toiminnat ja muun muassa lähettää viestin planeettaa kiertäville luotaimille, jotka välittävät sen Maahan. Sen jälkeen kulkijaa voidaan herättää uudelleen käyttöön sen mukaan, kuinka paljon sähköä on tarjolla.

Ongelmana on kuitenkin se, että jos Opportunity on pitkään ilman sähköä, se ei voi lämmittää tärkeimpiä osiaan, jolloin kylmyys saattaa rikkoa sen osia. Mitä pitempään tilanne jatkuu, sitä suuremmaksi tulee tällaisten vikojen todennäköisyys.

Nyt kulkija on siis ollut hiljaa jo yli kaksi viikkoa. Sen mahdollista signaalia kuunnellaan koko ajan, mutta kun myrsky jatkuu koko ajan, ovat toiveet sen saamisesta ihan lähiaikoina varsin pienet.

Opportunityn virtatilanne kaaviona

Kuva näyttää selvästi, miten Opportunityn aurinkopaneelien sähköntuotanto ja kaasukehän läpinäkyvyys korreloivat: kun Auringon valo ei enää päässyt kunnolla pölyn läpi, sähköntuotanto romahti.

Toisen Marsin pinnalla olevan kulkijan, Curiosityn, virtatilanteeseen ei pölyllä ole vaikutusta, koska se saa sähkönsä ydinparistosta. Se onkin voinut ottaa alla olevan näyttävän "selfien". Useammasta kuvasta koostettu kuva näyttää kulkijan keskellä ja sen ympärillä olevan maiseman pallomaisesti. Taivas on selvästi tummanpunainen.

Kuva: NASA/JPL-Caltech/MSSS/Kevin M. Gill

Kuuntele kirjoittajan tekemä tuoreista Mars-asioista kertova Tiedeykkönen YLE Areenassa!

Selviääkö Mars-kulkija Oppy pölymyrskystä? – vaipui jo horrokseen

Jari Mäkinen

Otsikkokuva kertoo karun totuuden: Marsin pinnalla paikassa, missä Nasan Opportunity-kulkija on mönkimässä, on meneillään voimakas pölymyrsky ja kulkija ei saa juuri lainkaan sähköä aurinkopaneeleistaan. Onko 15 vuotta kestänyt matka nyt lopussa?

Alkuvuodesta 2004 Nasan kaksi kulkijaa, Spirit ja Opportunity, laskeutuivat Marsin pinnalle ja aloittivat uuden ajan punaisen planeetan tutkimuksessa. Ne olivat ensimmäiset kunnollisen kulkijat naapurimme pinnalla ja ne ylittivät odotukset moninkertaisesti.

Kulkijat löysivät mineraaleja, jotka kertovat eittämättä Marsin olleen aikanaan vetinen, ja erilaisia merkkejä, joita tulkitessa ammoisen elämän mahdollisuutta ei ainakaan voi olla huomioimatta.

Spirit laskeutui ensin tammikuun neljäntenä Gusevin kraatteriin ja aloitti siellä tutkimuksensa, joiden odotettiin kestävän kolme kuukautta ja toki toivottiin jatkuvan vielä jonkin aikaa sen jälkeen. Kulkija kuitenkin toimi ja toimi, ja sillä rullailtiin eteenpäin. Talven ajaksi toimintaa rauhoitettiin ja Spirit ajettiin sopivaan asentoon, jotta matalammalta paistanut Aurinko osuisi paremmin sen aurinkopaneeleihin. Kulkija kun sai tarvitsemansa virran aurinkopaneeleista.

Spirit ja Opportunity ovat samanlaisia, ostoskärryn kokoisia Mars-kulkijoita.

Toukokuussa 2009, yli viiden vuoden ja 7730 metrin kulkemisen jälkeen, Spirit jäi jumiin. Se kuitenkin toimi ja vasta kahta vuotta myöhemmin se oli uudelleen ongelmissa. Koska sen aurinkopaneelit eivät olleet erityisen hyvin suunnattu Aurinkoon, sen lataustaso laski, eikä se pystynyt käyttämään lämmittimiään. Spirit oli jo asettunut uneen, missä se oli sammuttanut kaikki muut laitteensa paitsi kellon, joka herätti sen välillä tarkistamaan mikä tilanne on: onko virtaa saatu enemmän, jotta toiminta voisi jatkua. Samalla se lähetti piippauksen Maahan, jotta sen tiedettiin olevan vielä hengissä.

Samaa menetelmää oli jo käytetty aikaisemminkin, joten kyseessä ei sinällään ollut hätätilanne – vaikka tietysti sai aikaan hermostumista täällä Maassa.

Lopulta, 2210 Marsin päivän jälkeen maaliskuun 22. päivänä 2010 Spirit ei enää ottanut yhteyttä. Nähtävästi sen kellokin oli sammunut.

Nasa lopetti Spiritin kuuntelun toukokuussa 2011, jolloin virallisesti sen toiminnan katsotaan päättyneen.

Selviääkö Oppy?

Nyt hieman samanlainen tilanne on päällä Opportunity-kulkijan kanssa. Opportunity, eli "Oppy" laskeutui Marsiin kolme viikkoa Spiritin jälkeen, eli tammikuun 25. päivänä 2004. Laskeutumispaikka oli Meridiani-tasanko.

Oppy on osoittautunut sitkeäksi veikoksi, sillä se on kulkenut jo yli 45 kilometrin matkan ja kestänyt Marsissa yli 14 vuotta. Se on siis toiminut tähän mennessä 50-kertaisesti pitempään kuin alun perin odotettiin. Jos se ei siis selviä tästä pinteestään, voidaan silti siihen olla hyvin tyytyväisiä.

Toistaiseksi tilanne ei kuitenkaan ole vielä paha. Ongelmana on nyt massiivinen pölymyrsky, josta ensimmäiset havainnot tehtiin Marsia kiertävästä luotaimesta toukokuun 30. päivänä. Sen jälkeen myrsky on siirtynyt ja ilmassa olevan määrän pölyn määrä on kasvanut. Otsikkokuvassa on Aurinko Opportunityn kuvaamana myrskyn päälle tulemisen aikana: viimeisessä kuvassa Aurinkoa ei enää edes näy.

Alla on animaatio myrskystä kiertoradalta kuvattuna 31. toukokuuta alkaen aina 13. kesäkuuta saakka.

Myrsky on kooltaan Euroopan luokkaa ja etenee kohti Curiosity-kulkijaa, joka on merkitty myös kuvaan (kulkijoista Opportunity on vasemmalla ja Curiosity oikealla). Curiosityyn pölymyrsky vaikuttaa vähemmän, koska se saa sähköä ydinparistosta.

Oppy on nyt horrostilassa, missä se on sammuttanut kaikki laitteensa sähkön säästämiseksi. Ainoastaan kello toimii, ja sen tarkoituksena on herättää kulkija aikanaan. Koska kellon hiipuminen nähtävästi koitui Spiritin kohtaloksi, jännitetään nyt luonnollisesti miten tällä kerralla käy.

Toivoa tilanteeseen tuo kolme seikkaa: ensinnäkin lämpötilan ei oleteta laskevan myrskyn aikana niin alas, että siitä olisi haittaa kulkijalle; toiseksi myrsky menee ohitse ja kenties jo viikon päästä taivas on jo läpinäkyvämpi; ja kolmanneksi Opportunityn akut ovat edelleen oikein hyvässä kunnossa. On oikeastaan ihme, että niiden lataustaso on vielä ollut maksimissaan 85 % siitä, mitä sen oli laukaisun aikaan 15 vuotta sitten.

Lisäksi kannattaa muistaa, että Oppylle pölymyrskyltä suojautuminen ei ole mitään uutta. Vuonna 2007 se kyyristeli sellaisen kourissa parin viikon ajan, ja osan tästä ajasta se oli hiljaa.

Me täällä Maassa emme voi tässä tilanteessa kuin odottaa ja kuunnella. Ja toivoa parasta.

Marsin ja Kuun luolat tarjoavat suojaa astronauteille

Kuva: Jesse Richmond
Jarmo Korteniemi

Kuusta ja Marsista on löydetty monia jättimäisiä laavan muovaamia tunneleita. Salaperäisten luolastojen on uumoiltu olevan käteviä suojapaikkoja astronauteille joskus tulevaisuudessa. Millaisia nuo laavatunnelit todella ovat, ja toisivatko ne satunnaiselle avaruusmatkailijalle oikeata turvaa?

Olet hämärässä. Päivänvalo kajastaa kaukana yläpuolellasi olevasta pyöreästä aukosta. Jalkojesi alla on yllättävän tasainen kivipohja. Siellä täällä lojuu katosta pudonnut lohkare. Edessäsi olevassa seinässä on jättimäisiä valumia, joista osa tuntuu rosoisilta, toiset sileiltä, paikoin jopa hieman aaltoilevan lasin kaltaisilta. Seinä jatkuu sekä oikealle että vasemmalle upoten lopulta pimeyteen. Ylhäällä seinä kaartuu katoksi, ja jossain kohdassa valumat muuttuvat rosoisemmaksi. Ikään kuin katosta roikkuisi lukemattomia lepakoita, odottaen yön tuloa. Jos näkisit tarkemmin, huomaisit katon olevan tuhansien tippukivimäisten "laavapuikkojen" peitossa.

Kaikki, mitä näet, on syntynyt samoihin aikoihin kun naapuriplaneetalla oli vasta yksisoluista elämää. Jos sitäkään. Vain valoa tuova aukko on poikkeus, se syntyi asteroiditörmäyksessä muutama miljoona vuotta sitten.

Tervetuloa marsilaiseen laavatunneliin.

Jos, tai siis kun ihmiset joskus ryhtyvät asuttamaan Kuuta tai Marsia, on tukikohdan paikkavalinta tärkeää. Aivan yhtä tärkeää kuin resurssien löytäminenkin.

Pinnalla on vaarallista oleilla voimakkaan ultraviolettisäteilyn, kosmisten säteiden ja mikrometeoriittien vuoksi. Marsinkaan kaasukehä ei paljoa suojaa tarjoa - tiheys kun vastaa omaa ilmakehäämme jossain yli 30 km korkeudella. Pinnalla on myös joka paikkaan tarttuvaa pölyä, joka saattaa pahimmillaan olla jopa myrkyllistä. Lämpötilakin vaihtelee siellä ikävästi. Pitkään moisissa oloissa asustelevat joutuvat etsimään turvallisemman asuinpaikan.

Ratkaisun saattavat tarjota luolat. Laavatunneleita löytyy kummaltakin pallolta, ja paksu kivikatto on hyvä suoja taivaalta tulevia uhkia vastaan.

Missä ja millaisia?

Laavatunnelit sijaitsevat tietystikin vulkaanisilla alueilla.

Kuussa alueet näkyvät paljain silminkin tummina tasankoina eli "merinä". Nuo alunperin jättimäiset törmäysaltaat peittyivät laavalla muutamia miljardeja vuosia sitten.

Etenkin tasankojen reunamilta löytyy useita keskiosia kohti kiemurtelevia uurteita. Niistä osa on syntynyt avoimina laavakanavina, toiset taas laavatunneleina, joiden katot ovat romahtaneet pitkältä matkalta.

Uurteen päättyessä virran jatkoa voi usein seurata pienempien romahdusten avulla. Luotainkuvissa ne näkyvät pyöreinä "kattoikkunoina", eli tummina ja näennäisesti pohjattomilta vaikuttavina reikinä pinnassa. Joskus ne piirtävät pinnalle romahdusten jonoja.

Marsista kattoikkunoita on löydetty lähes yksinomaan Tharsiksen jättimäisten tulivuorten lähettyviltä. Toisinaan kattoikkunat voivat mennä uudelleen tukkoon pinnalta putoavan hiekan ja pölyn vaikutuksesta.

Kuun (ylin) ja Marsin laavatunneleiden kattoikkunoita. (NASA/LRO/HiRISE)

Yksikään laskeutuja ei ole käynyt lähelläkään tunnettuja kattoikkunoiden paikkoja, saati sitten hypännyt tunneliin sisälle. Voimme siis vain arvailla miltä luolassa näyttäisi. Todennäköisesti näkymä olisi jotakuinkin samanlainen kuin Maan laavatunneleissa.

Vain yksi asia Maan tunneleissa on varmasti erikoista - virtaava tai ainakin nestemäinen vesi, jota tihkuu kiven läpi. Moista ei edes Marsissa voisi esiintyä, mutta jäätä saattaisi sekä sieltä että Kuunkin luolista ehkä löytyä. Käsittämättömän hyvällä tuurilla Marsin laavatunneleissa voisi myös olla myös merkkejä eliöistä, jotka ovat paenneet pinnan vaikeammiksi käyneitä olosuhteita.

Laavatunnelit voivat olla hyvinkin suuria, sillä niiden koko riippuu gravitaatiosta. Mitä pienempi painovoima, sen suuremmaksi tunneli voi kasvaa ilman että katto romahtaa omasta painostaan. Kun tunnelin halkaisija Maassa on ehkä kymmeniä metrejä, Marsissa se on reippaasti yli sata. Kuun tunnelit saattavat olla jättimäisiä, jopa lähes kilometrin levyisiä.

Tunnelin kokoa voi arvioida paitsi kattoikkunan halkaisijasta, myös pohjalle syntyvän varjon muodosta.

Asuminen luolassa

Laavatunnelit on jo kauan tiedetty potentiaalisiksi asumuspaikoiksi tuleville miehitetyille Kuu- tai Marskäynneille. Ne voivat toimia myös kätevinä varastoina.

Kaikki alussa luetellut ongelmat ovat tunnelissa historiaa. Kymmenien metrien kivikatto suojaa sekä säältä että säteilyltä. Lämpötila voi tunnelissa olla pakkasen puolella, mutta siedettävämpi kuin kylmimmät ajat pinnalla. Meteoriiteista ei myöskään tarvitse huolehtia, paitsi jos kyse on todella suuresta kivestä, jolta ei muutenkaan voisi helposti suojautua.

Tunnelinpätkän tekeminen kokonaan ilmatiiviiksi lienee vähintäänkin vaivalloista, joten varsinaisen asumuksen täytyisi ainakin aluksi olla erillinen, tunneliin sijoitettava rakennus. Rakenne voi olla kuitenkin kevyempi kuin pinnalla, esimerkiksi vain ilmanpaineella pystyssä pysyvä.

Löytyy tunneleista riskejäkin. Miljardeja vuosia ehjänä pysynyt katto voi yllättäen alkaa rakoilla asutuksen myötä. Riittävä tekijä voi olla rakennustyön tai liikenteen aiheuttama tärinä, tai kosteuden ja lämpötilan muutokset. Sadankin metrin korkeudelta putoilevat irtokivet tekisivät pahaa jälkeä.

Lisäongelmia toisivat myös tunneliin ja sieltä pois pääsy. Kattoikkunan kautta on vaikea ja hyvin vaarallista kulkea. Astronauttien on siksi paikallistettava tunnelin pää tai muu paikka, josta pystyy kävelemään tai mieluiten ajamaan sisään.

Kallion sisässä asuminen taas voi pidemmän päälle aiheuttaa yllättäviä psykologisia haasteita.

Luolan synty

Laavatunnelin syntyprosessi on yksinkertainen. Pinnan alta purkautuu magmaa, joka virtaa laavana alarinteeseen. Etenkin painanteessa virran katto ja reunat jähmettyvät, kuori eristää keskiosan kuuman kiven, ja keskelle syntyy pitkään virtaavan laavan tunneli. Kun purkaus viimein loppuu, tunneli tyhjenee viimeisten pisaroiden liruessa ulos tai jähmettyessä tasaiseksi lattiaksi tunnelin pohjalle.

Muutama vaatimus kuitenkin on. Laavaa täytyy olla riittävästi, sen pitää olla kuumaa ja juoksevaa, ja rinteen on oltava tarpeeksi jyrkkä, jotta laava virtaa loppuun asti tunnelin läpi eikä jämähdä tukkimaan reittiä.

Purkauksen loputtua tunnelit ovat pitkiä kiemurtelevia tyhjiä putkia. Ja nyt, miljardien vuosien kuluttua, ne odottelevat yhä asukkaita.

Lisätietoa, esim. Melville, 1994.

Kirjoittaja on Marsin ja Kuun vulkanismia tutkinut planeettageologi.

Muokattu klo 22.50: Poistettu jutun lopusta jaarittelua muista luolistaö.

Otsikkokuva on Thurstonin laavatunnelista Havaijilta (Jesse Richmond / Flickr)

Muut kuvat: NASA.

Elämääkö Marsissa – mitä oikeasti uutta Nasa kertoi tänään?

Jari Mäkinen

Yhdysvaltain ilmailu- ja avaruushallisto Nasa rummutti jälleen jo useita päiviä etukäteen tänää tulossa olevasta "merkittävästä" uutisesta Marsin tutkimuksen suhteen. Kuten aikaisemmissakin vastaavissa tapauksissa, uutiset olivat kiinnostavia, mutta eivät mullistavia; ei ole epäilystäkään, että Marsissa on voinut olla aikanaan elämää.

Nasa piti tänään illalla Suomen aikaa tiedotustilaisuuden, missä kerrottiin Science-lehdessä perjantaina julkaistavista tutkimuksista, jotka liittyvät Curiosity-kulkijan Marsissa tekemiin löytöihin.

Löydöt ovat monimutkaisia orgaanisia molekyylejä noin kolme miljardia vuotta vanhasta kivestä sekä metaanin määrästä Marsin kaasukehässä. Kyseessä eivät ole siis merkit elämästä, mutta jälleen eräitä merkkejä lisää siitä, että aikanaan Marsissa on voinut olla ainakin alkeellista elämää.

Orgaaniset molekyylit

Marsista on löytynyt jo aikaisemmin orgaanisia molekyylejä, mutta nyt Curiosityn Aeolis Mons -vuoren vieressä olevista mutakivikerrostumista löytämät molekyylit ovat hyvin kiinnostavia. Kerrostumat syntyivät noin kolme miljardia vuotta sitten, kun paikalla olleen järven pohjalle painui sedimenttejä, jotka ajan kuluessa ovat kivettyneet.

Aivan pinnalla Marsissa on liikaa ultraviolettisäteilyä, jotta molekyylit voisivat säilyä. Siksi Curiosity otti porallaan näytteen kiven sisältä ja näyte analysoitiin kulkijan sisällä olevassa minilaboratoriossa. Se kuumentaa näytettä. jotta siitä irtoaa aineita, jotka ohjataan massaspektrometriin. Tulosten mukaan näytteessä oli ainetta nimeltä
tiofeeni. Maan päällä sitä on esimerkiksi kivihiilitervassa.

Havainto tosin voi viitata myös kerogeeniin, samankaltaiseen orgaaniseen yhdisteeseen, missä on myös rikkiä. Rikki voisi auttaa sitä osaltaan selviämään vuosimiljardien ajan käytännössä muuttumattomana.

Kyseessä EI ole siis elämä, tai edes mikään lähellä sitä oleva, vaan ainoastaan monimutkainen orgaaninen yhdiste, jota elämä tarvitsee. Se voi myös olla elämän tuotos: Maan pinnalla kerogeenia on runsaasti kerrostumissa, joissa on puristuneena ammoisia leviä. Kerogeeni voi olla myös peräisin Marsissa aikanaan olleista aktiivisista tulivuorista.

Milton Keynesissä oleva Avoimen yliopiston tutkija Monica Grady toteaa Sciencen jutussa, että "oletan, että aine on geologista perua, mutta toivon, että se on biologista."

Aeolis Mons ja Curiosityn paikka siellä 
Curiosity on viisikilometrisen vuoren vieressä olevalla entisellä järvenpohjalla.

Entä metaani?

Toinen Sciencessä julkaistu juttu kertoo siitä, että Curiosity on havainnut Marsin kaasukehässä lähellä pintaa vähäisiä määriä metaania, ja lisäksi metaanin määrä vaihtelee vuodenaikojen mukaan. Curiosity on tehnyt mittauksiaan jo viiden vuoden ajan, joten kyse ei ole enää yksittäisistä tapauksista.

Marsin metaani on ollut suuren kiinnostuksen kohteena aina siitä alkaen, kun ESAn Mars Express löysi sitä ensimmäisen kerran vuonna 2004. Metaanille on oikeastaan vain kaksi mahdollista lähdettä: vulkanismi tai elämä.

Nykytiedon mukaan Marsissa ei ole enää aktiivista tulivuoritoimintaa, mutta on toki mahdollista, että näkymättömissä pinnan alla tapahtuu edelleen jotain. Yhtä lailla mahdollista on se, että vuodenaikojen mukaan aktiivinen ja passiivinen mikrobielämä pinnan alla tuottaa metaania esimerkiksi sään lämpenemisen innostamana.

Tästäkään ei voi havainnon perusteella sanoa yhtään enempää. Onneksi Marsia kiertää nyt ESAn Trace Gas Orbiter, kiertolainen, joka havaitsee kiertoradaltaan varsin tarkasti Marsin kaasukehässä olevia merkkikaasuja (kuten metaania), ja tämän vuoden marraskuussa Marsiin laskeutuu InSight -laskeutuja, joka pystyy toivottavasti seismometrillään havaitsemaan mahdollista pinnanalaista aktiivisuutta.

Varsinaisen elämän etsimisen kannalta parasta olisi kuitenkin saada Marsista näyte maanpäällisissä laboratorioissa tutkittavaksi. Jo pieni määrä marsperää melkein mistä päin tahansa planeettaa voisi pitää sisällään selviä merkkejä elämästä – jos mitään ei löytyisi, olisi sekin selvä tulos.

Marsia kohti lentävä nanosatelliitti otti upean kuvan maapallosta

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

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.

Video: Tällainen on Nasan suunnittelema Mars-helikopteri

Video: Tällainen on Nasan suunnittelema Mars-helikopteri

Nasa ilmoitti lähettävänsä pienen helikopterin Marsiin kesällä 2020. Kyseessä on enemmänkin tekniikkaa testaava koe kuin varsinainen tieteellinen tutkimus, mutta jos laite toimii suunnitellusti, voisi vastaisuudessa Mars-tutkimus ottaa suuria harppauksia eteenpäin lentolaitteiden avulla.


Jari Mäkinen
12.05.2018

https://youtu.be/oOMQOqKRWjU

Mars-helikopteri on pieni helikopteri, jonka runko on kooltaan berliininmunkin luokkaa, ja jonka massa on noin 1,8 kg.

Hankaluutena Marsissa lentävän kopterin suunnittelussa on se, että Marsin kaasukehän tiheys on hyvin pieni: pinnalla se on vain noin sadasosa vastaavasta täällä Maassa.

Kopterilla lentäminen Marsissa vastaa siis sitä, että samaa koetettaisiin täällä maapallolla noin 30 kilometrin korkeudessa. Tämä on hieman enemmän kuin helikopterien korkeusennätys 12440 m, jonka teki Jean Boulet kesäkuussa 1972 vuoristolentämiseen varustetulla Aérospatiale SA 315B Lama -helikopterilla.

Mikäli Nasan kopteritiimi onnistuu lennättämään kopteriaan Marsissa, saa se puolestaan kunnian ensimmäisestä toisen planeetan kaasukehässä tehdystä ilmaa raskaammasta lennosta.

Jotta pikkukopteri voisi toimia niin harvassa kaasussa, pitää kopterin olla pieni ja kevyt ja sen roottorien tulee olla epäsuhtaisen suuria ja pyöriä nopeasti. Kaksi vastakkaisiin suuntiin pyörivää roottoria vispaavatkin noin 3000 kierrosta minuutissa.

Tarkoituksena on nyt lähettää kopteri seuraavan suuren Mars-kulkijan mukana kesäkuussa 2020 kohti punaista planeettaa. Tämä toistaiseksi vain nimellä Mars 2020 -kulkija tunnettu laite on jotakuinkin samanlainen kuin nyt Marsissa oleva mopoauton kokoinen Curiosity. 

Kopteri on kiinni kulkijan alapuolella, sillä kunhan sopiva paikka lennättämiselle on löytynyt, kopteri pudotetaan Marsin pinnalle. Sen jälkeen kulkija rullaa sivuun sopivan etäisyyden päähän ja kopteri lähtee (lukuisten tarkistusten jälkeen) lentoon.

Koska sitä ei voida ohjata suoraan lennonjohdosta Maan ja Marsin välisen pitkän etäisyyden vuoksi, täytyy lennon olla täysin automaattinen.

Suunnitelmana on tässä vaiheessa käyttää aurinkopaneeleista virtansa saavaa kopteria kuukauden ajan ja tehdä sillä ainakin viisi koelentoa. Niillä lennetään muutamien satojen metrien päähän, jolloin lento kestäisi noin puolisentoista minuuttia.

Ensimmäisellä lennollaan kopteri vain nousee noin kolmen metrin korkeuteen ja pysyy siinä paikallaan puoli minuuttia.

Jos tekniikka toimii, olisivat lentolaitteet – joko pyöriväsiipiset tai lentokoneet – todella käteviä laitteita Marsin tutkimiseen. Niillä kun voitaisiin käydä tutkimassa läheltä ja tehdä mittauksia laajoilta alueilta varsin nopeasti. 

Helikopterit olisivat kaikkein parhaimpia, koska ne voisivat myös laskeutua melkein minne vain ja tutkia myös pintaa tarkemmin.

Video: Näin InSight -marslaskeutuja lähti matkaan sumun keskeltä

Video: Näin InSight -marslaskeutuja lähti matkaan sumun keskeltä

InSight-laskeutuja lähetettiin tänään kohti Marsia. Jos et ennättänyt katsomaan laukaisua päivällä tai olit pahassa paikassa, niin tässä voit katsoa laukaisun uudelleen!

Jari Mäkinen
05.05.2018

https://youtu.be/mo6HnBZ7N-Q

Laukaisu tapahtui tänään 5. toukokuuta klo 14.05 Suomen aikaa ja kaikki sujui hyvin. 

Atlas-kantoraketti nousi matkaan Kaliforniasta Vandenbergin lentotukikohdasta ja suuntasi etelään. Maapallon kierrettyään se kiihdytti luotaimen planeettainväliseen lentoon vaadittavaan nopeuteen ja niin InSight ja kaksi pientä nanosatelliittia olivat matkalla punaiselle planeetalle.

Laskeutuja saapuu perille 26. marraskuuta ja alkaa pian sen jälkeen sondaamaan Marsin sisustaa seismometrillään ja pinnan alle porautuvalla myyrällään.

Jos haluat katsoa kokonaisuudessaan tallenteen Nasan tämänpäiväisestä laukaisulähetyksestä, niin sen ensimmäinen osa on täällä ja toinen osa täällä.

Linkki massiiviseen InSight-juttuumme on alla.

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

InSight piirroksessa
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.

Phoenix laskeutuu

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.

Tilaa aihepiirin mars RSS-syöte