näytteenhaku

Kiinassa suunnitellaan pienen asteroidin tömäyttämistä maahan

Ke, 07/25/2018 - 04:32 Jarmo Korteniemi
Kuva: Kevin Gill / Flickr

Ryhmä kiinalaisia tutkijoita pohtii vakavasti millä tavalla pieni Maan läheltä kulkeva asteroidi voitaisiin pyydystää ja tuoda maanpinnalle asti. Näin mahdollinen uhka voitaisiin muuttaa arvokkaaksi resurssien lähteeksi.

Kuvittele pieni asteroidi, joka pyydystetään jättimäiseen säkkiin ja siirretään törmäyskurssille Maan kanssa. Ennen törmäystä asteroidin eteen avautuu lämpökilpi, joka hidastaa sen vauhtia Maan ilmakehässä. Näin se ohjataan tömähtämään turvallisesti asumattomalle seudulle. Kun kivi on saatu maahan, sen tieteellinen ja taloudellinen hyötykäyttö voi alkaa.

Juuri tällaista toimenpidettä Kiinassa suunnitellaan.

Kiinan tiedeakatemian Kansallisen avaruustiedekeskuksen professori Li Mingtao ryhmineen esitti idean kilpailussa, jossa etsittiin suunnitelmia innovatiivisista tulevaisuuden teknologioista. Nuorten tutkijoiden innostamiseksi tarkoitettu kisa pidettiin Etelä-Kiinan Shenzenissä. Siihen otti osaa yhteensä 60 projektia.

Motivaatio idealla on tieteen edistäminen, uuden tekniikan luominen sekä asteroidilouhinnan yksinkertaistaminen. Asteroideissa voi olla paljon taloudellisesti hyödynnettäviä aineita. Asteroidin saaminen jokseenkin kokonaisena maanpinnalle olisi myös tieteellisesti arvokasta. Nykyään ainoa keino tutkia asteroidinäytteiden tarkkaa koostumusta on odottaa satunnaisten palasten putoavan maahan meteoriitteina.

Analysoidakseen suunnitelman toteutuskelpoisuutta tutkijaryhmä kohdensi tutkimuksensa noin 6,4-metriseen Maan lähialueilla liikkuvaan asteroidiin. Sen koostumusta tai rakennetta ei vielä tunneta, joten massakin on epäselvä. Karkeasti arvioiden kyse olisi kuitenkin sadoista tuhansista (tai rautaisen kappaleen tapauksessa jopa miljoonasta) kilosta. Tutkijoiden mukaan se olisi kuitenkin siirrettävissä Maahan.

"Tämä kuulostaa scifiltä, mutta uskon että projekti voitaisiin toteuttaa", Li kaavailee. "Toisin kuin asteroideille laskeutuvat ja näytteitä hakevat luotaimet, meidän tavoitteemme on noutaa koko satoja tuhansia kiloja painava asteroidi ja tuoda se Maahan. Tämä muuttaisi mahdolliset törmäysuhan aiheuttajat käytännöllisiksi resurssilähteiksi. Analyysimme osoittaa, että tällaisen pienen asteroidin liikuttelu olisi ainakin teoriassa mahdollista."

Projekti on vasta alkutekijöissään, eikä varmuutta toteutuksesta vielä ole. Analyysin mukaan paras aika laukaista "asteroidin kaappaaja" olisi vuonna 2029. Tuolloin asteroidi saataisiin Maahan noin viidessä vuodessa.

Ajatus on kutkuttava, vaikka mukana onkin monta muttaa ja epävarmuutta. Homman onnistuminen vaatii paljon teknologista kehitystyötä.

Tutkijoiden ensimmäinen haaste on löytää sopiva noudettava kohde. Pieniä asteroideja on vaikea havaita, sillä ne huomataan usein vasta niiden vilahtaessa hyvin läheltä Maata. Siksi Li suunnitteleekin jo Qian Xuesen avaruusteknologian laboratorion teknisen tiimin kanssa useiden satelliittien ryhmää, joka sijoitettaisiin Venuksen radan tuntumaan. Sen avulla voitaisiin havaita ja tutkia hyvin pieniä, noin kymmenmetrisiä Maan lähiasteroideja.

Tutkijoiden mukaan merkittävin ongelma tulee kuitenkin vasta lennon lopussa: kuinka hallita asteroidia ilmajarrutuksen aikana? Kappaleen tulovauhti on noin 12,5 kilometriä sekunnissa, mutta se olisi saatava hidastumaan noin 0,14 kilometriin sekunnissa ennen turvallista maakosketusta.

Muitakin avoimia kysymyksiä on. Alla on nostettu tapetille muutama esimerkki aiheista, joista lähdeuutisessa ei kerrottu mitään. Herää kysymys ovatko tutkijat keskittyneet vain suuriin linjoihin vai onko ongelmakohtia todella pohdittu?

(1) Asteroidit pyörivät, joskus kaoottisestikin. Pyörimistä täytyy vähintäänkin hillitä, jotta kivi saadaan ohjattua uudelle radalle ja törmäyskurssille Maan kanssa. Kaavaillun kuljetussäkin pienikin pyöriminen voisi rikkoa varsin nopeasti.

(2) Kohdeasteroidin rakennetta ei tunneta. Jos kyse on vaikkapa löyhästi kasassa pysyvästä lohkarerykelmästä, ongelma moninkertaistuu, sillä lohkareiden keskinäinen törmäily voi repiä kuljetussysteemin helposti riekaleiksi.

(3) Lasti tätyy pystyä vakauttamaan. On hyvin vaikea kuvitella mitään säkki- tai säiliömateriaa, joka kestäisi satojen tuhansien kilojen massan heittelehtimisen. Tämä tulee vastaan viimeistään ilmajarrutuksen aikana, mutta kenties jo aiemmin pyörimisen pysäyttämisessä tai siirtoradalle kuljetuksessa.

(4) Kohdeasteroidin massaa ei tunneta. Polttoaineen määrä, kuljetussäkin lujuusvaatimukset, sekä lämpökilpikin täytyy käytännössä ylimitoittaa. Kaikki tämä lisää kustannuksia tarpeettomasti.

(5) Ilmakehään tultaessa tulokulman täytyy osua nappiin. Muutoin asteroidi kimpoaa tai palaa oitis lämpökilvestä huolimatta. Huiman lähestymisnopeuden, jättimäisen massan ja massan hitauden vuoksi siirto oikealle radalle ei ole triviaali tehtävä.

(6) Turvallisen laskeutumispaikan määritys vaatii äärimmäistä tarkkuutta. Kuten edellä, suuri massa voi vaikeuttaa tarkkoja ratakorjauksia.

(7) Asteroideissa on halkeamia ja sisäisiä heikkousvyöhykkeitä. Nämä voivat aktivoitua ilmajarrutuksen aikana, mikä johtaisi helposti kappaleen räjähtämiseen ilmakehässä, jopa lämpökilvestäkin huolimatta.

(8) Kohdeasteroidin koostumusta ei tunneta. Ilman kairausta ja tarkkaa laboratorioanalyysiä on mahdotonta sanoa mitä aineita asteroidi todella sisältää. Asteroidin noutaminen olisi näin ollen lähes täydellinen sika säkissä -tilanne.

Se hyvä puoli projektissa kuitenkin on, että puhutaan pienistä kappaleista. Kymmenmetriset asteroidit eivät aiheuta pinnalla suurta uhkaa vaikka jotain menisikin pieleen.

Kirjoittaja on planeettatutkija.

Lähde: XinhuaNet via CGTN (China Global Television Network)

Otsikkokuva: Kevin Gill / Flickr

Kiina aikoo tuoda palan Kuuta itselleen

Ma, 01/23/2017 - 13:19 Jari Mäkinen

Laskeutuminen Kuun Maahan näkymättömälle puolelle, näytteen haku Kuun pinnalta ja lopulta taikonauttien lento Kuuhun. Kiinalla on suuria suunnitelmia luontaisen kiertolaisemme suhteen.

Kiina on lisännyt hitaan varmasti aktiivisuuttaan (myös) avaruusalalla, ja nyt se valmistautuu tekemään yhden avaruuslentojen kehittyneisyyttä osoittavan tempun, josta vain Yhdysvallat ja Neuvostoliitto ovat suoriutuneet aikaisemmin: tuomaan näytteen Kuun pinnalta Maahan laboratorioissa tutkittavaksi.

Jos kaikki sujuu suunnitelman mukaisesti, Pitkä marssi 5 -kantoraketti nousee lentoon Wenchangin avaruuskeskuksesta marraskuussa 2017 ja sinkoaa 8,2 tonnia massaltaan olevan Chang'e 5 -aluksen kohti Kuuta.

Se laskeutuu, kairaa näytteen kuuperästä, laittaa sen maahanpaluualuksen sisälle, minkä jälkeen alus laukaistaan pois Kuusta kohti maapalloa, ja lopulta tukevasti suojattu näytekapseli laskeutuu laskuvarjojen varassa Gobin autiomaahan lähelle Kiinan ja Mongolian rajaa. Myös Shenzhou-alukset käyttävät tätä aluetta laskeutumisiin.

Lisähaasteen Chang'e 5:n lentoon tuo se, että näytekapseli ei palaa suoraan Maahan, vaan se kiinnittyy ensin Kuun kiertoradalla emoalukseen, joka tuo kapselin Maahan. Emoalus kuljettaa mukanaan myös itse laskeutujaa: se vie laskeutujan ensin Kuun kiertoradalle, mistä se lähetetään vasta laskeutumaan Kuuhun.

Näin laskeutujasta ja näytekapselista saadaan kevyempiä, vaikkakin lennosta tulee telakoitumisen vuoksi monimutkaisempi.

Alusta ollaan luonnollisesti jo valmistamassa ja otsikkokuvassa on sen maahanpaluukapseli. Se on tyypilliseen tapaan kellon muotoinen, sillä sen litteässä alaosassa on lämpösuojakilpi.

Laskeutumispaikkaa ei ole vielä päätetty, mutta laskeutujan toiminta kestänee vain yhden Kuun päivän ajan, siis noin 14 vuorokautta. Laskeutujan varustaminen siten, että se kestäisi toimintakunnossa myös Kuun kylmän ja pari viikkoa (Maan aikaa) kestävän yön, lisäisi sen massaa ja monimutkaisuutta olennaisesti. 

Kyseessä on ensimmäinen kerta sitten vuoden 1976, kun Kuusta tuodaan näyte Maahan. 1970-luvun alun Apollo-lentojen jälkeen toi tuolloin neuvostoliittolainen Luna 24 noin 170 grammaa kuuperää Kriisien merestä.

Seuraavaksi Kuun kääntöpuolelle

Näytteen hakemisen jälkeen Kiina aikoo laskeutua vuonna 2018 Kuun Maahan näkymättömälle puolelle. Tämä on haastavaa siksi, että sieltä ei ole suoraan radioyhteyttä Maahan, joten aluksen pitää olla hyvin autonominen ja lisäksi Kuuta kiertämään pitää lähettää linkkisatelliitti.

Tämän Chang’e 4 -luotaimen kohteena voi olla esimerkiksi Kuun etelänavan luona olevat kraatterialueet. Jos kumpikin tuleva luotain onnistuu tehtävässään, on tarkoitus vuonna 2020 tuoda näyte Maahan tuolta todella kiinnostavalta alueelta.

Tämä olisi jotain todella uutta; alueella oletetaan olevan paljon vesijäätä, mikä tekisi tulevaisuudessa miehitetyt kuulennot ja -asemat paljon helpommiksi toteuttaa.

Ja kyllä, Kiina haluaa ihan virallisesti myös lähettää aikanaan ihmisiä Kuun pinnalle. Tästä ei kuitenkaan ole tarkkaa aikataulua.

Pitkälle se on kuitenkin jo päässyt siitä, kun maa lähetti ensimmäisen kuuluotaimensa Chang'e 1:n kymmenen vuotta sitten.

Nämä uudet, entistä kunnianhimoisemmat kuulennot ovat osaltaan mahdollisia siksi, että Kiinalla on käytössään uusi, voimakas kantoraketti. Pitkä marssi 5 (kiinaksi Changzheng 5) pystyy lähettämään noin kahdeksan tonnia massaltaan olevan lastin kohti Kuuta, eli Chang'e 5 on juuri ja juuri sen suorituskyvyn rajoissa.

Kuuluotaimien lisäksi raketilla on mahdollista lähettää muita raskaampia lasteja avaruuteen: matalalle kiertoradalle Maan ympärillä se voi singota 25-tonnisen kuorman (kuten esimerkiksi avaruusaseman moduulin) ja geostationaariradalle 14 tonnia olevan satelliitin.

Raketti avaa mahdollisuuksia myös uusille planeettaluotaimille sekä asteroidien tutkimiselle.