Päivän kuvassa SpaceX:n Red Dragoniksi nimetty alus syöksyy alaspäin Marsin ohuessa kaasukehässä kohti punaisen planeetan pintaa. Kun näin tapahtuu – kenties jo kahden vuoden kuluttua – kyseessä on monessa mielessä historiallinen tapaus.

Ensinnäkin Red Dragon olisi ensimmäinen ihmisten kuljettamiseen sopiva alus, vaikkakin tällä ensimmäisellä lennollaan se toimisi täysin automaattisesti ja pitäisi sisällään vain tutkimuslaitteita. 

Toiseksi kyseessä olisi ensimmäinen kerta, kun kaupallinen yhtiö laskeutuu toiselle planeetalle, tai ylipäänsä lentää Maan kiertorataa kauemmaksi.

Siinä missä ensimmäinen kohta on vain tekninen haaste, on toisessa kyse paljon suuremmasta: vuonna 1969 solmittu kansainvälinen sopimus toiminnasta avaruudessa, niin sanottu Ulkoavaruuden sopimus määrittää sitä miten valtiot tutkivat ja käyttävät ulkoavaruutta, siis maapallon lähitienoita kauempana olevaa avaruutta ja siihen kuuluvia taivaankappaleita.

Sopimuksen mukaan maata kiertävälle radalle tai Kuuhun tai mihinkään muualle ulkoavaruudessa ei saa laittaa mitään joukkotuhoaseita. Sen mukaan ulkoavaruus ei myöskään kuulu millekään maalle, vaan on ihmiskunnan yhteistä omaisuutta ja jota kuka tahansa saa käyttää ja tutkia. Kukaan ei siksi voi vaatia omistusoikeutta Kuuhun, Marsiin tai mihinkään muuhunkaan taivaankappaleeseen.

Samoin sopimus rajaa avaruustoiminnan valtioiden tekemäksi toiminnaksi, ja siten esimerkiksi jokainen satelliitin lähettävä maa joutuu virallisesti anomaan luvan omalta maaltaan. Space X:n tapauksessa sen tekemät laukaisut vaativat aina sikäläisen ilmailuviranomaisen (FAA) hyväksynnän.

Siinä missä "tavallisten" satelliittien laukaisuluvat ovat nykyisin rutiiniasia, ei lento toiselle planeetalle ole. Ulkoavaruuden sopimus kun koskee myös planeettojen tutkimusta ja mahdollista asuttamista.

Sopimuksen kuudennessa pykälässä todetaan myös, että "ei-valtiollisten toimijoiden lennot avaruudessa, Kuu ja muut taivaankappaleet mukaan luettuna, vaativat hyväksynnän ja jatkuvan valvonnan kyseiseltä sopimukseen osallistuvalta maalta".

NASAn lisäksi SpaceX on siis parhaillaan tekemisissä myös muiden viranomaisten kanssa lennon laillisuuden turvaamisessa, ja kuten tiedetään, eivät asiat ole juridiikan puolella lainkaan niin selviä ja suoraviivaisia kuin tieteen tai tekniikan puolella. 

Todennäköisesti – ja toivottavasti – kaupallisten toimijoiden lennoista toisille planeetoille tulee aikanaan yhtä arkisia kuin satelliittilaukaisuista, mutta juuri nyt ollaan luomassa pohjaa tälle interplanetaariselle tulevaisuuden avaruustoiminnalle.

Tänään lauantaina kannattaa siis miettiä näitä avaruuslentojen kulisseissa puuhaavia taustavaikuttajia, joita ilman eivät raketit lentäisi minnekään.

Syy on hyvin yksinkertainen: Maa ja Mars kiertävät Aurinkoa kumpikin hieman soikeilla radoilla, Maa vähemmän soikealla ja Mars enemmän soikealla, ja aika ajoin molemmat planeetat ovat samalla puolella Aurinkoa ja sattuvat olemaan radoillaan hyvin lähellä toisiaan. 

Näin tapahtuu keskimäärin kahden vuoden ja kahden kuukauden (keskimäärin 780 vuorokautta) välein, mutta ratojen soikeuksista johtuen välillä etäisyys on hieman suurempi ja toisinaan matkaa planeettojen välillä on vähemmän. Ja nyt etäisyys on varsin pieni.

Tarkalleen ottaen Maa ja Mars ovat lähimmillään toisiaan tiistaina 31. toukokuuta kello 01.30 Suomen aikaa. Silloin välimatka on tarkalleen 0,5032 tähtitieteellistä yksikköä (Maan ja Auringon välistä keskimääräistä etäisyyttä), eli 75,3 miljoonaa kilometriä.

Taivaalle katsottuna Mars on oppositiossa – siis täsmälleen vastakkaisella puolella taivasta kuin Aurinko – jo aiemmin, 22. toukokuuta. Mars on silloin Skorpionin tähdistössä, mutta liikkuu yö yötä kohti Vaa'an tähdistöä, mihin se siirtyy 28.5. Valitettavasti Mars nousee varsin valoisalla yötaivaalla vain noin 8° korkeudelle Etelä-Suomessa ja pohjoisessa vieläkin vähemmän. Se ei siis näy kätevästi heti iltatuntien aikaan, mutta keskiyön aikaan on selvästi kirkas, punainen planeetta eteläisellä taivaalla.

Marsin sijainnin taivaalla voi katsoa kätevästi mm. Ursan tähtikartasta. Jos punaista planeettaa katsoisi kaukoputkella, sen Maahan näkyvän puolen voi selvittää kätevästi Astronomy Now -lehden laskurilla.

Päivän kuvassa on osa laajakulmaotoksesta, jonka keskellä näkyy Naukluftin ylängölle tyypillistä hyvin epätasaista maastoa. Naukluft Plateau on Sharp-vuoren alarinteillä, joita Curiosity on kivunnut hitaasti yhä ylemmäs.

Maastoa peittävät eroosion kuluttamat hiekkakivikerrostumat. Alempana, Gale-kraatterin pohjalla, Curiosity vaelsi veteen kerrostuneen kiviaineksen muodostamassa maastossa, jonka vetisestä menneisyydestä kertoivat myös saviesiintymät.

Lähtiessään nousemaan kohti Naukluftin ylänköä Curiosity siirtyi alueelle, jota hallitsevat kuvassa näkyvät tuulen kasaamat hiekkakerrostumat. Näillä seuduin on aikoinaan ollut vähemmän vettä tai kerrostumat ovat muodostuneet kuivempana ajanjaksona.

Koko panoraamakuva löytyy täältä.

Kuva: NASA/JPL-Caltech/MSSS

Space X, ja ennen kaikkea sen perustaja Elon Musk ovat puhuneet Mars-lennoista jo pitkään, joten tänään tullut tieto vuoteen 2018 tähtäämisestä ei sinällään ollut mikään yllätys.

Yhtiö on testaamassa uutta Falcon 9 -kantoraketin raskasta versiota mahdollisesti jo tämän vuoden lopussa, ja tuo jättiraketti pystyisi vaivatta lähettämään miehitettyihinkin lentoihin kykenevän avaruusaluksen Marsiin.

Ongelmana on ennemminkin matka Marsiin, sillä sisätilat pienessä avaruuskapselissa eivät olisi järin suuret ja lennolla ei näin olisi kovinaan suurta marginaalia hätätilanteista selviytymiseen – ja niitä varmasti ensimmäisellä Mars-lennolla on odotettavissa.

Onkin todennäköistä, että ensimmäisiä miehitettyjä lentoja varten tarvittaisiin useampia aluksia ja mahdollisesti erillinen alus matkantekoa varten. Silti koelento automaattisella Punainen Dragon -nimen saaneella (Red Dragon), nyt tulossa olevan miehitetyn Dragon-aluksen Mars-versiolla on tärkeä askel eteenpäin: se osoittaa, että yksityinen yhtiö paitsi pystyy tekemään lennon Marsiin, niin myös tekee sen astronauttien kuljettamiseen kykenevällä aluksella ja ennen NASAa. 

NASAn, ja kaikkien virallisten avaruushallintojen suunnitelmat lennoista Marsiin ovat venyneet ja vanuneet varsin paljon, ja nykyisen (epäuskottavan) suunnitelman mukaan ihmiset voisivat olla Marsin pinnalla joskus 2030-luvulla. Sitä ennen tehtäisiin lentoja robottiluotaimin, jotka voisivat myös tuoda näytteitä Marsin pinnalta Maahan.

Space X aikoo näyttää kaikelle tälle virallisbyrokraattiselle suunnittelulle keskisormea. Sen suunnitelmana on nyt lähettää alus Marsiin kahden vuoden päästä ja tuoda näyte sillä maapallolle. Suunnitelma on huima, mutta mahdollinen.

Ja kuten aikaisemminkin, Space X on tehnyt sen, minkä se on luvannut – ennemmin tai myöhemmin.

Juuret jo vuodessa 2013

Kuten sanottua, ei julkistettu hanke ole yllätys. 

Space X suunnitteli yhdessä NASAn Amerin avaruuslentokeskuksen kanssa lentoa Marsiin jo 2010-luvun alussa ja ehdotti lennolleen NASAn rahoitusta vuonna 2013 ja 2015. Tuolloin aikomuksena oli lähettää alus matkaan vuonna 2022.

Ehdotuksia ei hyväksytty, joten yhtiö jatkoi pohtimista itsekseen omalla kustannuksellaan. Lopulta tänään se ilmoitti, että tavoitteena on aluksen lähettäminen jo vuonna 2018.

Tässä on kuitenkin vielä monia tekijöitä, jotka saattavat viivyttää aikataulua.

Ensinnäkin aluksen lähettämiseen käytettävä Falcon 9 Heavy -kantoraketti ei ole vielä lentänyt. Se käyttää kolmea nyt käytössä olevan ja luotettavaksi havaitun Falcon 9 -raketin ensimmäistä vaihetta, joten on todennäköistä, että jättiraketti toimii. Mikään ei kuitenkaan ole varmaa, ennen kuin raketti oikeasti lentää.

Falcon 9 Heavy on suuri imagotappio NASAlle, joka avaruussukkulan eläkkeelle lähettämisen jälkeen on kehittänyt uutta suurta kantorakettia, joka tunnetaan nyt nimellä SLS, eli Space Launch System. Se on käytännössä avaruussukkuloiden ja ammoisten Apollo-lennoilla käytettyjen Saturn 5 -kantorakettien tekniikan uusi tuleminen, ja siten jo syntyjään vanhanaikainen. 

Falcon 9 sen sijaan on uutta suunnittelua, ja sen raskas versio on hyvin suoraviivainen ja edullinen jatkokehitelmä. 

Lontoon University Collegessa kehitetyllä uudella SRR-tekniikalla (Super-Resolution Restoration) kiertorataluotainten otoksista saadaan muodostettua kuvia, joiden tarkkuus vastaa parhaimmillaan Marsin pinnalla vaeltavien kulkijoiden välittämien kuvien erotuskykyä. Ja silloin Beaglen kokoiset ja paljon pienemmätkin yksityiskohdat tulevat esiin.

Vanhojen laskeutujien etsintää tärkeämpää on päästä tutkimaan Marsin pinnanmuotoja kattavasti. Vaikka kulkijat ovatkin taivaltaneet planeetan pinnalla yhteensä useita kymmeniä kilometrejä, niiden näkymät antavat vain rajallisen käsityksen pinnan yksityiskohdista.  

Tässä ensimmäisessä ExoMars-kyydissä oli mukana Marsin kaasukehää tutkiva TGO, Trace Gas Orbiter, sekä kokeellinen laskeutuja nimeltä Schiaparelli. Kyseessä on raskain koskaan Marsiin lähetetty lasti ja ensimmäinen kerta, kun Euroopan avaruusjärjestö koettaa laskeutua virallisesti punaisen planeetan pinnalle – vuonna 2003 Marsiin saapunut ja laskeutumisessaan epäonnistunut pieni Beagle 2 oli ESAn Mars Express -luotaimen kyydissä ratsastanut brittien tekemä ja pääosin rahoittama laite. 

Toisella lennolla vuonna 2018 (tai todennäköisemmin 2020) matkaan lähtee Marsin pinnalle laskeutuva kunnianhimoinen kulkija, joka tulee pitämään yhteyttä Maahan mm. TGO:n kautta.

Nyt mukana olevan Schiaparelli-laskeutujan tekemisessä on otettu paljon opiksi Beagle 2:sta ja se pääsee tositoimiin seitsemän kuukauden päästä, lokakuun 19. päivänä, kun nyt se ja TGO pääsevät perille Marsiin.

TGO asettuu puolestaan kiertämään Marsia ja aloittaa siellä kaasukehän tutkimisen. Sen erityinen kiinnostus kohdistuu metaaniin, kaasuun, mitä Marsissa on hyvin, hyvin vähän, mutta joka saattaa kertoa naapuriplaneettamme geologisesta toiminnasta tai mahdollisesta mikrobielämästä.

TGO:n ja Schiaparellin muodostama kaksikko nousi matkaan tänään klo 11:31 Suomen aikaa Baikonurista ja noin kymmenen minuutin kuluttua ne olivat jo avaruudessa.

Siitä eteenpäin raketin ylin vaihe, Breeze-M, otti ohjat ja sompasi kyytiläisensä kahden enenevissä määrin soikean Maan ympärillä olleen kiertoradan kautta planeettainväliselle siirtoradalle, jonka toisessa päässä siintää Mars.

Breeze-M ei olisi kyennyt työntämään rahtiaan suoraan Marsia kohden, vaan se joutui tekemään tällaista tarkasti etukäteen laskettua kiertoratabalettia tehtävässään onnistuakseen. Siihen kului aikaa liki kymmenen tuntia, ja  viimein, klo 22:13 Suomen aikaa saatiin odotettu signaali: Breeze-M oli tehnyt tehtävänsä ja TGO sekä sen päällä oleva Schiaparelli olivat irtaantuneet.

Otsikkokuva on kuvakaappaus animaatiosta, joka näyttää tämän luotainten irtoamisen Breeze-M:stä.

Siinä missä ensimmäinen signaali kertoi koko laukaisumanöveerin ja Marsia kohti lähtemisen sujuneen suunnitellusti, vahvisti toinen, suoraan TGO:n lähettämä ja ESAn Darmstadtissa, Saksassa, olevaan lennonjohtoon klo 23:29 tullut signaali sen, että kumpikin avaruusalus oli hyvässä kunnossa. 

TGO:n aurinkopaleenit olivat avautuneet ja matka Marsiin on nyt alkanut.

Palaamme tähän asiaan viimeistään lokakuussa!

Euroopan avaruusjärjestön ESAn nettilähetys oli seikkaperäinen asiantuntijahaastatteluineen ja -selostuksineen, mutta itse laukaisua voi luonnehtia eleettömäksi, jopa koruttomaksi. Ruudulla ei näkynyt edes ”lähtölaskentakelloa” eikä kuvan laatukaan laukaisupaikalta häikäissyt.