Mars Sample Retrun

Berliinissä pidettiin viime viikolla kansainvälinen kokous, jossa aiheena oli näytteen tuominen Marsista maanpäällisissä laboratorioissa tutkittavaksi. Avaruusjärjestöt ilmoittivatkin laittavansa nyt ison vaihteen päälle tässä kunnianhimoisessa hankkeessa.

Jos tutkijoilta kysytään, niin paras tapa viedä Marsin tutkimusta kunnolla eteenpäin on tutkia Marsin maaperästä – tai marsperästä – otettuja näytteitä kunnolla. Koska Marsiin voidaan lähettää vain pieniä ja kyvyiltään varsin rajallisia minilaboratorioita, on ainoa tapa tällaiseen kunnolliseen tutkimukseen täällä Maassa.

Nykyaikaiset laboratoriot ovat niin kyvykkäitä, että pienenpienestä määrästä näytettä saadaan selville paljon erilaisia asioita näytteen olemuksesta, koostumuksesta, historiasta ja myös olosuhteista, missä se on ollut, sekä aineista sen ympärillä. Laboratoriotutkimukset ovatkin mullistaneet muun muassa historiantutkimuksen, geologian ja rikosten selvittelyt.

Niinpä pienestäkin määrästä marsperää saataisiin selville monia asioita punaisen planeetan historiasta ja nykyisyydestä, sekä todennäköisesti paljon lisätietoa siitä, onko Marsissa elämää. Tai onko sitä ollut.

Tärkeää on myös se, että näytteitä voitaisiin tutkia useissa laboratorioissa: samojen tutkimusten tekeminen eri menetelmin eri paikoissa lisää tulosten luotettavuutta. Nyt tietoja saadaan vain yhdestä, pitkän avaruusmatkan tehneestä pikkulaboratoriosta.

Tällaista näytteenhakulentoa on suunniteltu jo pitkään, mutta moni tekijä on pitänyt sitä pelkkänä haaveena. Olennaisin asia on ollut rahan puute, mutta siihen liittyen aivan yhtä olennaista on ollut tarvittavan tekniikan osaaminen.

Yksinkertaista, mutta vaikeaa

Periaatteessa homma on hyvin suoraviivainen. Lähetetään Marsin pinnalle kulkija, joka tonkii sopivan näytteen Maahan lähetettäväksi. Laukaistaan Marsiin raketti, joka voi nostaa näytteen Marsia kiertävälle radalle. Ja lennätetään Marsiin alus, joka voi tuoda näytteen Marsista Maahan.

Siis näin:

Teknisesti tämä on kuitenkin vaikeaa, eikä Marsista ole koskaan lähdetty takaisin. Kuusta on tehty kuitenkin näytteenhaku robottiluotaimin, jopa useamman kerran, joten periaatteessa homma kyllä osataan – mutta Mars on paljon kauempana kuin Kuu ja Mars on myös suurempi kuin Kuu.

Näytteenhakulentoa on suunniteltu jo pitkään ja sen tekniikkaa on paitsi pohdittu, niin myös testattu pienessä mittakaavassa. Tärkeintä hankkeelle olisikin saada se kunnolla eteenpäin, jolloin laitteita voitaisiin alkaa toden teolla suunnitella ja rakentaa todellista lentoa varten.

Siksi ESA ja Nasa ehdottavat nyt näytteenhakulennon tekemistä ja polkaisevat sen alkuun pienellä ja helpolla, mutta samalla konkreettisella tasolla: vuonna 2020 Marsiin lähetettävä kulkija varustetaan kapselilla, jonka sisälle voidaan laittaa 31 huopakynän kokoista sylinteriä, joiden sisälle näytteet kaadetaan kulkijan robottikäsivarrella.

Kulkija on on tekeillä ja näytekapselin lisääminen siihen onnistuu helposti. Sellainen on jo suunniteltu ja sitä testataan parhaillaan.

Tästä eteenpäin suunnitelma tarvitsee jo pidemmälle meneviä päätöksiä sekä rahoitusta.

Toinen etappi on laskeutuja, joka kantaa mukanaan rakettia, joka pystyy laukaisemaan jotakuinkin jalkapallon kokoisen näytekapselin Marsia kiertävälle radalle. Siinä on lisäksi pieni kulkija, jonka tehtävänä on noutaa näytekapseli Mars 2020 -kulkijasta ja tuoda raketin luokse sekä asettaa kapseli raketin nokkaan.

Raketti ei siis kykene sinkoamaan näytekapselia takaisin kohti Maata, joten tätä varten pitää Marsiin lähettää alus, jonka tehtävänä on käydä hakemassa näytekapseli Marsia kiertävältä radalta, napata se kiinni, ottaa kyytiinsä ja lähteä kapselin kanssa kotimatkalle.

Jälleen hyvin helppo sanoa, mutta vaikeaa tehdä; etenkin pienen, todennäköisesti täysin passiivisen näytekapselin paikantaminen ja mukaan nappaaminen on vaikeaa. Tämän kun pitää toimia automaattisesti Marsin kiertoradalla ilman, että lennonjohto voi puuttua toimiin reaaliajassa.

Siihen, miten näytekapseli palautetaan Maan pinnalle, on esillä kaksi vaihtoehtoa.

Ensimmäinen ja todennäköisempi on se, että kapselin Maahan tuovassa aluksessa on lämpökilvellä ja laskuvarjolla varustettu maahanpaluukapseli (siis näytekapseli laitetaan maahanpaluukapselin sisälle), joka pudotettaisiin alas Yhdysvaltain autiomaahan. Sieltä se toimitettaisiin eteenpäin varta vasten tehtyyn hermeettisesti suojattuun laboratorioon, missä näytteet otettaisiin esiin.

Toinen vaihto ehto on se, että astronautit käyvät hakemassa kapselin Maan luona ja joko tuovat sen mukanaan Maahan tai lähettävät erikseen Maahan palaavalla rahtialuksella alas.

Mars-kokouksessa esiteltiin erilaisia vaihtoehtoja näytteen hakevaksi ja ylös Marsista laukaisevalle laskeutujalle. Se voitaisiin lähettää matkaan vuonna 2026 ja sen mukana oleva kulkija voisi olla massaltaan 125 kg, taivaltaa noin 15 kilometrin päähän ja toimia 155 Marsin vuorokauden ajan. Laskeutujan pitäisi siis pystyä laskeutumaan varsin lähelle Mars 2020 -kulkijaa, jotta sen mukana oleva pikkukulkija saisi haettua näytteet.


Mars 2020 -kulkija.

Näytekapselin massa olisi noin kolme kiloa, mistä näytteitä olisi noin kilon verran. Hieman yli metrin pitkä raketti nostaisi sen noin 250 kilometrin korkeudessa olevalle radalle Marsin ympärillä.

Maahan näytekapselin hakeva laite voitaisiin lähettää matkaan vuonna 2028 ja se voisi tuoda kallisarvoisen lastinsa vuonna 2029. Vuodet kuitenkin ovat tässä vaiheessa hahmotelmia, sillä rahoitusta ei hankkeelle vielä ole. Esimerkiksi Euroopan puolella hankesuunnitelma esitellään ensi vuonna ESAn ministerikokouksessa ja toivotaan, että se saisi siellä vihreää valoa.

Konferenssissa oli mukana myös edustaja avaruusalaa ravistelleesta SpaceX:stä, mutta hänen viestinsä tulevasta BFR-raketista, sen mahdollisuuksista ja yhtiön suunnitelmista lähettää satoja ihmisiä Marsiin samoihin aikoihin kun avaruusjärjestöjen haaveissa pieni kulkija olisi tonkimassa näytettä Marsissa, jätettiin hieman sivuun.

On hyvinkin mahdollista, että tämänkin jutun aiheena oleva näyttenhakulento tuntuu naurettavalta puuhastelulta, kun ensimmäinen BFR rullataan parin vuoden päästä ulos hangaarista.

Jos siellä on meille vaarallisia mikrobeja...

Eräs tärkeimmistä syistä tutkia näytettä Marsista hyvin tarkasti on selvittää ikuisuuskysymys siitä, onko Marsissa elämää. Jos sitä on tai jos sitä on ollut, niin siitä on todennäköisesti jäänyt ainakin pieniä jälkiä.

Parhaassa tapauksessa näytteessä on fossiileita tai aivan parhaimmassa tapauksessa jopa edelleen elävää elämää.

Tosin jos näytteessä on oikeaa elämää, niin sitten tilanne voi olla vaarallinenkin: emme tiedä miten maapallon elämä ja Marsin elämä tulevat keskenään toimeen. Marsin elämä voisi levitä kaikkialle maapallolla ja jopa koitua kohtalokkaaksi meille.

Konferenssissa tutkijat keskustelivatkin innokkaasti siitä, mitä mahdolliselle näytteissä olevalle Mars-elämälle tulisi tehdä. Pitäisikö se jopa tappaa tietoisesti ja tutkia vasta sen jälkeen? Suurin osa oli kuitenkin sitä mieltä, että näin ei tulisi tehdä. Sen sijaan näyte pitää tutkia kaikkein korkeimman turvaluokituksen saaneessa, ympäristöstä täysin eristetyssä laboratoriossa.

Joka tapauksessahan näytteet vietäisiin saman tien Maahan saapumisen jälkeen erityiseen tutkimuslaitokseen, missä ne olisivat suojassa. Sen jälkeen, kun näytteiden mahdollinen vaarallisuus tai vaarattomuus tunnetaan, niitä voitaisiin jakaa tutkimuslaitoksille ympäri maapallon. Homma toimisi siis samaan tapaan kuin aikanaan kuunäytteiden kanssa, joskin näiden näytteiden kanssa pitää olla vieläkin varovaisempi.

Elämän lisäksi kiinnostavaa näytteissä on niiden mahdollinen haitallisuus ihmisille. Voi olla, että Marsin hienojakoinen pöly on vaarallista esimerkiksi keuhkoihin joutuessaan. Tätä pitää tutkia mieluiten jo ennen kuin ihmisiä lähetetään Marsiin.

Vaikka pölystä ei olisi terveyshaittaa, on se kuitenkin harmillista. Näytteen tutkiminen auttaakin kehittämään keinoja pölyn torjuntaan tulevilla Mars-asemilla.

Lisäksi näytteet kertovat luonnollisesti paljon Marsin geologisesta kehityksestä ja edelleen koko aurinkokunnan olemuksesta.

Mars-meteoriitti

Näytteitä on jo!

Itse asiassa Marsista on jo näytteitä Maassa: tutkijat ovat löytäneet tähän mennessä satakunta meteoriittia, jotka ovat peräisin punaiselta planeetalta.

Yksi niistä on oikealla olevassa kuvassa oleva 320-grammainen (NWA) 7034, joka löydettiin Saharasta vuonna 2011. Meteoriitit ovat kuitenkin olleet pitkään avaruudessa ja "saastuneet" maapallolla, joten ne eivät ole lähellekään yhtä hyviä kuin Marsista kontrolloiduissa olosuhteissa suoraan laboratorioon tuodut näytteet.

Näytettä ei haettaisi Marsista myöskään ihan mistä vain. Jo nyt kulkijoiden ja kiertoradalla olevien luotainten avulla on saatu varsin hyvä kuva Marsin eri alueista ja niillä todennäköisesti aikanaan olleista olosuhteista.

Esimerkiksi Gale-kraatteri, missä Curiosity-kulkija on parhaillaan hommissa, on paljastunut sellaiseksi, että siellä on mahdollisesti ollut aikanaan elämää.

Vastaavia paikkoja on Marsissa todennäköisesti muuallakin, mutta koska se tunnetaan hyvin ja siellä liikkumisesta tiedetään paljon, niin se on eräs todennäköisimmistä paikoista näytteen hakemiseen.