Avaruusasema muuttaa Kuuhun

Uudelta avaruusasemalta käsin astronautit voivat kerätä kokemuksia elämästä ulkoavaruudessa ja tutkia Maan harmaata seuralaista, mutta avaruusasemasta tulee myös ponnahduslauta kauemmas Aurinkokuntaan, kuten naapuriplaneetta Marsiin, sillä jos unelma koko Aurinkokunnan kartoittamisesta halutaan toteuttaa, suurten avaruusjärjestöjen mukaan ei ole muuta vaihtoehtoa kuin lähteä Kuuhun.

Kiertorata saa asukkaita

Avaruusasemien aikakausi alkoi vuonna 1971, kun Neuvostoliitto perusti ensimmäisen, Saljutin, Maata kiertävälle radalle. Yhdysvallat seurasi kintereillä Skylabillaan vuonna 1973. Vuonna 1986 oli vuorossa Neuvostoliiton Mir, joka pudotettiin Tyyneenmereen vuonna 2001.

Vuoden 1998 jälkeen Venäjän, Kanadan, Yhdysvaltojen, Japanin ja Euroopan avaruusjärjestöt ovat tehneet yhteistyötä ISS:llä, joka on ollut ainoa pysyvä avaruuslaboratorio viimeiset 20 vuotta. Nasa tukee ISS:n käyttöä vuoden 2028 loppuun asti.

Aika ja tekniikka alkavat olla nyt kypsiä paitsi ISS:n seuraajan rakentamiseen myös hankkeen yhdistämiseen 1970-luvulta asti silloin tällöin esiin pulpahtaneeseen ajatukseen Kuuhun palaamisesta.

Vuonna 1969 astronautit astuivat ensimmäisen kerran Kuuhun. Suunnilleen 55 vuotta myöhemmin, vuonna 2024, ihmisen on tarkoitus palata sinne. Nasa ryhtyy toteuttamaan Apollo-ohjelmaa jatkavaa Artemis-ohjelmaa, jonka tavoitteena on miehitetty kuulento vuonna 2024.

Avaruusjärjestö on kehittänyt tarkoitusta varten kantoraketin, joka on tehokkaampi kuin Apollo-lennoilla käytetty Saturn V: Space Launch Systemin eli SLS:n. Sen kärkeen sijoitettava avaruuskapseli on nimeltään Orion, ja siihen mahtuu kerralla kuusi astronauttia.

Toisin kuin 55 vuotta sitten, jolloin Neil Armstrong ja Buzz Aldrin viipyivät Kuussa vain 21 tuntia, päämääränä on ihmisen pysyvä läsnäolo Maan kiertolaisella ja sen ympäristössä.

Ensimmäinen etappi matkalla kohti tavoitetta on uuden Gateway-avaruusaseman kokoaminen liikenteen ja tutkimuksen solmukohdaksi.

Asema mittaa säteilyä

Vuonna 2024 lähetetään uuden avaruusaseman ensimmäiset kaksi moduulia – toinen moottorillinen, toinen asuttava – Kuuta kiertävälle radalle.

Avaruusaseman moottori saa käyttövoimansa kahdesta 18 metriä pitkästä aurinkopaneelista, joiden teho on 60 kilowattia. Näin suuria ei ole käytetty avaruudessa muualla kuin ISS:llä.

HALO-niminen asuinmoduuli on tilavuudeltaan 18,7 kuutiometriä. Se perustuu Cygnus-avaruusalukseen, jolla on kuljetettu vuosien ajan tutkimusvälineitä ja varaosia Kansainväliselle avaruusasemalle. Asuin- ja moottorimoduuli liitetään toisiinsa ennen laukaisua.

Moduuli on kuitenkin saanut uuden välttämättömän varusteen: säteilyanturiston.

ISS:n henkilökunta saa nimittäin paljon suojaa Maan magneettikentältä sitä säteilyä vastaan, jota tulee esimerkiksi Auringosta, mutta Kuuta kiertävällä radalla noin 384 000 kilometrin päässä maapallolta tilanne on aivan toinen.

Asuinmoduulin ulkopinnalle on siksi sijoitettu ERSA-mittari, joka rekisteröi muun muassa avaruusasemaan osuvien protonien ja elektronien energian. ERSA pystyy määrittämään, milloin hiukkaset uhkaavat voimallaan rikkoa elektroniikkaa – ja vahingoittaa ihmisen kudoksia.

Asuinmoduulin sisällä toimii IDA-mittari, joka tekee samanlaisia määrityksiä. Seurannan ansiosta voidaan arvioida, kuinka hyvän suojan aseman kuori antaa säteilyä vastaan.

Seuraavassa rakennusvaiheessa lähetetään I-HAB-niminen asuinmoduuli (International Habitation Module), joka valmistuu Euroopan ja Japanin avaruusjärjestöjen yhteistyöhankkeena.

I-HAB ja HALO voivat majoittaa neljä astronauttia kerrallaan ja tarjota väljyyttä 48 kuutiometrin edestä. Japanin avaruusjärjestö huolehtii ilmansuodatuksesta ja lämpötilansäädöstä. Ne takaavat, että astronauttien ei tarvitse käyttää moduulissa avaruuspukua.

Vuonna 2026 lähetetään Kanadan panos kuuasemaan: 8,5 metriä pitkä robottikäsivarsi, joka korjaa ja huoltaa asemaa.

Ja vuonna 2027 lähtee matkaan polttoainemoduuli ESPRIT. Se on varustettu säiliöllä, joka voidaan täyttää avaruusasemaan telakoituvien alusten käyttämällä nestemäisellä polttoaineella, ksenonkaasulla ja aseman kiertoa Kuun ympäri säätävien moottorien polttamalla hydratsiinilla.

ESPRIT varustetaan ikkunoilla, jotta astronautit voivat katsoa Kuuta eri suunnista, kun asema kiertää sitä.

Gateway kulkee Kuun ympäri soikeaa rataa. ISS:n rata on sen sijaan melkein pyöreä. Soikioradan vuoksi kuuasema siirtyy viikossa 1 500 kilometrin päästä Kuun pinnasta 70 000 kilometrin etäisyydelle.

Kun väli on lyhimmillään, asemalta voidaan lentää nopeasti Kuuhun. Kun väli on pisimmillään, Maan ja Kuun painovoimien vuorovaikutus minimoi kiertoradalla pysymisen vaatiman polttoaineen kulutuksen.

Ennen pitkää astronautit alkavat tehdä tutkimustyötä asemalla pisimmillään noin kuukauden jaksoina, käydä Kuun pinnalla ottamassa näytteitä ja analysoida niitä.

Asema on tarkoitus asuttaa ensimmäinen kerran vuonna 2024. Nasa kaavailee lähettävänsä silloin sinne neljä astronauttia. Kaksi heistä käy myös Kuussa, ja kaksi jää asemalle odottamaan. Kaikki lähtevät kotimatkalle yhtä aikaa noin viikon kuluttua.

Asemalla tehtävän tutkimuksen keskeisiä kohteita on säteilyn vaikutus ihmiskehoon Maata suojaavan magneettikentän ulkopuolella.

Asemalla työskentelevät astronautit voivat lisäksi kauko-ohjata kuumönkijöitä, jotka kartoittavat maastoa ja paikantavat mielenkiintoisia alueita keräämällä näytteitä kuljetettavaksi miehittämättömillä aluksilla asemalle laboratoriotutkimuksiin.

Tutkijoita kiinnostaa erityisesti vesi. Intialaisen avaruusaluksen näytteet ovat jo vahvistaneet, että Kuun pohjois- ja etelänavoilla esiintyy jäätä suurissa kraattereissa. Jäästä saadaan juomavettä, ja vedestä voidaan valmistaa elektrolyysin avulla happea ja vetyä, joista taas syntyy rakettipolttoainetta.

Jos polttoainetta on mahdollista tuottaa Kuussa, sitä voidaan kuljettaa Gatewaylle ja siirtää siellä avaruusaluksiin, jotka pysähtyvät siellä matkallaan maapallolta kauemmaksi Aurinkokuntaan.

Aluksi Kuussa uurastavat pysyvästi polttoainetta tuottavat mönkijät ja muut laitteet, mutta ennen pitkää sinne on tarkoitus perustaa siirtokunta. Venäjä ja Kiina ovat jo kertoneet suunnitelmistaan.

Kiinan Chang’e-laskeutumisalukset huolehtivat ensimmäisistä rakennuspalikoista. Ensin kaksi alusta kartoittaa pienten mönkijöiden avulla lähellä Kuun etelänapaa sijaitsevan alueen.

Sitten Venäjä ja Kiina lähettävät 3D-tulostimia Kuuhun. Ne valmistavat Kuussa esiintyvästä pölymäisestä kiviaineksesta, regoliitista, tukikohdan asuinmoduulit.

Vaikka Venäjä ja Kiina ovat ennättäneet ensimmäisinä kertomaan kuutukikohtansa aikataulusta, myös Nasa on ilmaissut olevansa kiinnostunut perustamaan ennen pitkää pysyvän siirtokunnan Kuuhun.

Asuinmoduulit on tarkoitus tulostaa Venäjän ja Kiinan tukikohdan tapaan 3D-tulostimilla Kuun regoliitista. Sisätilat aiotaan valaista niin kirkkaasti, että siellä tutkijat kokevat asuvansa ja työskentelevänsä päivänvalossa.

Nasa testaa asuinmoduulien tulostamista regoliittia muistuttavalla erikoisvalmisteisella materiaalilla tyhjiössä, jotta olosuhteet vastaisivat mahdollisimman hyvin Kuussa vallitsevia. 3D-tulostimesta kehitetään malli, joka kestää kuljetuksen Kuuhun ja toimii siellä.

Maan harmaan seuralaisen tutkimuksessa on kuitenkin avainasemassa Gateway. Se ei ole nimittäin vain Kansainvälisen avaruusaseman seuraaja. Se sijaitsee 1 000 kertaa niin kaukana – ja siten tuhat kertaa lähempänä Aurinkokunnan muita osia.

Uuden aseman odotetaan olevan käytössä 15 vuotta. Kun aika umpeutuu, todennäköisesti Kuun pinnalle on rakentumassa – tai on jo rakentunut – korvaava tukikohta.

Tai kauemmas Aurinkokuntaan.