Tämä Saksan ilmailu- ja avaruustutkimuskeskuksen DLR:n tekemä video kertoo miten laskeutuminen tapahtuu ja millainen laite MASCOT on. Kyseessähän on pääosin saksalais-ranskalaisena yhteistyönä tehty pieni laatikkomainen tutkimuslaite, jonka tehtävänä on kuvata ja mitata asteroidia sen pinnalta.

Videossa on tekstitys, jonka saa päälle ja pois ruudun alaoikeassa kulmassa (vasemmanpuoleisin ikoni siellä) olevaa ikonia klikkaamalla.

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.

Tutkijat ja insinöörit eri puolilla maailmaa ovat pohtineet jo jonkin aikaa erilaisia tapoja, joilla Europan pinnanalaista valtamerta voitaisiin tutkia. Ongelmana on paitsi se, että laskeutujan lähettäminen Jupiterin kuun pinnalle on varsin vaikeaa, niin myös se, että laitteen pitäisi pystyä porautumaan useita kilometrejä paksun jään läpi ja sukelluslaitteen tulisi toimia autonomisesti pimeydessä jään alla.

Koska vesi hyydyttää radiosignaalin varsin tehokkaasti, ei sukellusrobotti voisi olla kätevästi yhteydessä laskeutujaan; kilometrejä pitkän kaapelin päässä kulkeva sukelluslaite ei sekään ole kovin käyttökelpoinen.

Tähän saakka ehdotetut systeemit Europan meren tutkimiseen ovat olleet varsin ristiriitaisia. Poralaitteet kykenivät tekemään vain hyvin kapeita reikiä, kun taas kaikki hahmotellut sukellusrobotit ovat olleet melkeinpä suurempia kuin toteuttamiskelpoiset laskeutujat. 

Nyt kuitenkin saksalaisilla on ratkaisu – ja sitä esiteltiin ensimmäistä kertaa julkisesti ILA-messuilla kesäkuun alussa Berliinissä. Tarkalleen ottaen kyseessä on Saksan ilmailu- ja avaruushallinnon (DLR) avustuksella työskennelleen, Bremenissä sijaitsevan Saksan kansallisen tutkimuskeskuksen tekoälytutkimusosaston robotiikkainnovaatiokeskuksen (DFKI) hanke ja mukana sen suunnittelussa on ollut Max Planck -instituutin Göttingenissä oleva aurinkokuntatutkimusryhmä.

Sukellusrobotti ei ole vain pelkkä suunnitelma, vaan jo toimiva laite. Sitä on testattu suuressa vesialtaassa sisätiloissa ja suunnitelmissa on lähteä sen kanssa seuraavaksi ulos. Laitetta ILAssa esitellyt Marius Wirtz toivoi, että seuraavassa vaiheessa (lue: jos saadaan lisärahoitusta) robottia voitaisiin testata vaikkapa talvella jossain Suomen järvessä ja sen jälkeen napa-alueilla. 

Europan tutkimisen lisäksi autonominen, kovia kestämään rakennettu sukellusrobotti voisi täydentää myös tavallisia merentutkimuksessa käytettäviä liitimiä sekä auttaa muun muassa tutkimaan Etelämantereen jääkannen alla olevia, pitkään ulkomaailmasta eristyksissä olleita järviä.

Miten Europa-sukellus tapahtuisi?

Yllä oleva video kertoo pääkohdat sukellusrobotin tehtävästä, mutta tässä tapahtumien kulku hieman tarkemmin:

1. Se kuljetettaisiin Europan pinnalle laskeutujalla, jossa se voisi olla esimerkiksi keskellä pystyssä ajoainetankkien väliin jäävässä tilassa.

2. Kairasysteemi alkaa tunkeutua jään läpi jäätä sulattamalla, ei reikää siihen poraamalla. Yhden pitkän kairan sijaan kyseessä on siis pitkulainen sukkula, jonka sisällä sukellusrobotti on ja joka on yhteydessä laskeutujaan – ja sitä kautta Maahan – pitkällä kaapelilla. 

3. Kun robotin sisältämä sukkula saapuu jään alareunaan, se kiinnittyy siihen ja avaa alapäässään olevan luukun. Sieltä vapautuu veteen pieni parvi autonomisia minirobotteja, jotka levittäytyvät ympäristöön ja kiinnittyvän jään alapintaan.

4. Sukellusrobotti työntyy esiin. Samalla erityinen suunnistusmajakka tulee näkyviin. Koska radiosignaali etenee hyvin huonosti vedessä, on majakka ennen kaikkea visuaalinen: siinä on kirkas valo, mutta myös lentokoneiden mustissa laatikoissa käytettävän radiolähettimen kaltainen laite, joiden avulla sukellusrobotti voi löytää takaisin lähtöpaikalleen. Tässä auttaa myös robotissa oleva tarkka gyroskooppisuunnistuslaitteisto.

5. Robotti on kiinni pidikkeessä, mutta yhteydenpito siihen tapahtuu esim. bluetooth- tai wifi-linkin välityksellä. Kummankin kantama riittää hyvin, kun robotti on kiinni pidikkeessään ja etäisyys lähettimen ja vastaanottimen välillä on vain vajaa kymmenen senttiä. Myös robotin akkujen lataaminen tapahtuu langattomasti; näin robotissa ei täydy olla riskialttiita reikiä ja niin yhteydenpito kuin lataaminenkin onnistuvat, vaikka robotti ei olisikaan täsmälleen paikallaan pidikkeessä.

6. Sukellusrobotti pystyy toimimaan täysin autonomisesti. Paitsi että se ei voisi olla sukelluksissa ollessaan yhteydessä Maahan tai edes laskeutujaan, kestää radioviestiltä 33-53 minuuttia saavuttaa Maa, joten kauko-ohjaaminen ei tulisi kyseeseen missään tapauksessa. Robotti ohjelmoidaan siis tutkimaan kaikkea kiinnostavaa, mutta erityisesti merenalaisia lähteitä, jotka voisivat olla samanlaisia kuin maapallolla merten syvyyksissä olevat "mustat savuttajat" – kuumat lähteet, joiden ympäristössä voisi olla elämää.

7. Sukellustensa välissä robotti tulee takaisin lähtöpaikkaansa siirtämään tietonsa laskeutujan kautta Maahan ja lataamaan akkujaan. Periaatteessa laite voisi toimia niin kauan kuin se saa aina uudelleen sähköä.

Yksityiskohtia sukellusrobotista:

Valonheittimet, kaikuluotaimet ja kamerat rungon alapuolella.

Nenässä oleva voimakas valonheitin ja kamerat.

Peräsin ja sen suojassa oleva työntövoimalaitteisto (potkuri, koska vesisuihkusysteemi on liian vaarallinen veteen, jonka koostumusta ei tunneta).

Kuvia sukellusrobotista altaassa

Kuvat: Jari Mäkinen ja DFKI

Saksalaiset haluavat luonnollisesti nähdä Otto Lilienthalin samanlaisena ilmailun merkkihenkilönä kuin Wright-veljekset Yhdysvalloissa tai Clément Ader Ranskassa. Ja saksalaisilla on hyvät perusteetkin: vaikka Lilienthalilla ei ollut moottoria käytössään, hän teki liitolentokoneen, joka oli huimasti edellä aikaansa, ja lensi sillä paljon: hän teki noin tuhat lentoa, joiden kuluessa hän kiisi 50 kilometrin tuntinopeudella ja liisi jopa noin 250 metriä pitkiä lentoja.

Hän oli edellä aikaansa ja häntä voi pitää aivan objektiivisestikin maailman ensimmäisenä lentäjänä. Hän oli samoin maailman ensimmäinen lentokonetehtailija, sillä hän myi kaikkiaan yhdeksän liitolentokonetta lentämään halunneille asiakkailleen. Hänellä oli myös suunnitelmia koneensa jatkokehittämisestä, sillä tämä ensimmäinen malli oli nimeltään Normalsegelapparat, eli "tavallinen liitokone".

Valitettavasti vain hän ei ennättänyt tekemään muita koneita, sillä hänestä tuli aivan liian pian myös ensimmäinen lento-onnettomuudessa kuollut lentäjä. Aina tuosta vuoden 1896 elokuusta alkaen on pohdittu mistä hänen onnettomuutensa johtui ja monet pitivät pääsyyllisenä hänen liitolentokoneensa alkeellisuutta.

DLR päätti tutkia konetta tarkemmin ja rakensi siitä tarkan kaksoiskappaleen. Konetta testattiin nykymenetelmin niin tietokonesimulaatioilla kuin tuulitunneleissakin, ja tulokset esiteltiin viime viikolla päättyneillä Berliinin ilmailu- ja avaruusmessuilla. Kaksoiskappale oli myös esillä Berliinin Schönefeldin lentokentän näyttelyalueella, mutta sillä ei valitettavasti päässyt lentämään.

Lilienthalin lentokone oli kärkiväliltään 6,7 metriä ja sen massa oli 20 kg. Sen siiven matkivat linnun siipiä, ja lentäjä oli siipien keskellä, missä hän pystyi hallitsemaan lentämistä yksinkertaisesti painopistettä muuttamalla – siis siirtymällä hieman eteen, taakse tai sivuille. 

Yllä oleva video näyttää liitokoneen testaamista, joka paljasti monia yllätyksiä. Etenkin koneen aerodynamiikka oli yllättävän hyvä, mikä johtui todennäköisesti siitä, että Lilienthal oli seurannut lintujen lentämistä hyvin tarkasti ja pystyi paitsi toistamaan linnun siiven muotoa, niin myös lintujen liikkeitä ilmassa varsin hyvin.

Koneen liitosuhde oli 3,6, mitä voi pitää varsin hyvänä. Eli sadan metrin korkeudelta lähdettäessä kone olisi voinut teoriassa liitää 360 metrin päähän. Lento- ja liito-ominaisuuksiltaan Lilienthalin kone oli paljon parempi kuin esimerkiksi Wright-veljesten tekemä kone, joka lensi ensimmäisen kerran moottorivoimalla. Ja sitäkin on pidetty aerodynaamisesti varsin hyvänä.

DLR:n tutkijoiden mukaan liitolentokoneet olivat yhtä hyviä vasta 1930-luvulla.

Toiseksi hän koelensi koneensa erinomaisesti. Lilienthal merkitsi ylös nopeudet ja lentojen pituuden, koneen käsittelyssä olleen erikoisuudet ja uskaltautui koko ajan pitemmälle ja korkeammalle lentojen edistyttyä.

Koneen kopion tutkiminen paljasti tosin myös sen heikkouksia, kuten sen, että kone menetti lentokykynsä varsin helposti, jos sen nokka nousi nopeasti liian suuren kulmaan ylöspäin.

Tämä on todennäköisesti myös syynä kohtalokkaaseen onnettomuuteen. Kun Lilienthal oli lentämässä Berliinin lähellä Gollenbergissä elokuun 9. päivänä vuonna 1896, oli sää kaunis, mutta termiikkejä täynnä. Purjelentäjät pitävät näistä nousevista lämpimistä ilmavirtauksista, jotka tosin saattoivat tulla yllättäen Lilienthalille. On mahdollista, että hän sattui lennollaan voimakkaaseen nousevaan ilmavirtaukseen, joka nosti nokan ylös ja sen johdosta kone sakkasi – ja putosi.

"Lilienthalin kone oli lentokelpoinen ja turvallinen lentää hyvissä olosuhteissa ja etenkin lennettäessä vastatuuleen, mutta ei tarpeeksi hyvä epävakaissa tuuliolosuhteissa tai termiikeissä lennettäväksi", toteaa DLR:n tutkija Andreas Dillmann. "Hänen ei olisi siis kannattanut lentää juuri tuona päivänä."