Paluu Kuuhun: Robotit valmistelevat tukikohtaa

Kuussa kävi astronautteja viimeksi 50 vuotta sitten. Mekaaniset pioneerit alkavat pian valmistella sinne pysyvää tukikohtaa.

Kuussa kävi astronautteja viimeksi 50 vuotta sitten. Mekaaniset pioneerit alkavat pian valmistella sinne pysyvää tukikohtaa.

Claus Lunau

Joulukuun 14. päivänä 1972 astronautti Eugene Cernan jätti viimeisen jalanjäljen Kuun pölyyn, nousi laskeutumisalus Challengeriin ja lähti sillä kotimatkalle.

Sen jälkeen Yhdysvalloista ei ole lähtenyt miehitettyjä eikä miehittämättömiä lentoja Kuuhun. Nyt kun viime käynnistä on kulunut 50 vuotta, Yhdysvallat – ja eräät muut maat ja yksityiset avaruusalalla toimivat yritykset – lähettävät kilpaa laskeutumisluotaimia ja robotteja sinne.

Mekaaninen etujoukko tutkii maastoa, kartoittaa mineraaleja – ja etenkin yrittää löytää vettä.

Robotit lennätetään Kuuhun yhdestä ainoasta syystä: valmistelemaan ihmisen paluuta sinne.

Vuonna 2025 kaksi astronauttia painaa saappaillaan jälkiä Kuun pölyyn, jos Yhdysvaltojen Artemis-avaruusohjelman kolmas lento toteutuu.

Vuoteen 1972 päättyneen Apollo-ohjelman tärkein tavoite oli miehitetty avaruuslento Kuuhun. Artemis-ohjelmassa tähdätään muuhun kuin piipahdukseen: Kuu on tarkoitus asuttaa.

Jos kaikki sujuu suunnitelmien mukaan, Kuuhun perustettavassa tukikohdassa asutaan pysyvästi jo 2030-luvulla.

Robotit etsivät jäätä

Kuu on rutikuivaa aavikkoa, sillä päivällä lämpötila voi ylittää 100 astetta siellä, missä Aurinko paahtaa pintaa. Siksi vettä voi olla jäljellä enää vähän.

Kuun napa-alueilla sijaitsevien kraattereiden pimeällä pohjalla voi kuitenkin esiintyä vettä jäänä.

Satelliitit ovat löytäneet merkkejä jäästä läheltä Kuun napoja. Koska erityisesti etelänapa vaikuttaa lupaavalta, Yhdysvallat – ja kaikki muutkin avaruusalan toimijat – ovat kohdistaneet katseensa sinne.

Vettä tarvitaan muuhunkin kuin tulevien asukkaiden janon tyydyttämiseen.

Jos vettä löytyy, Kuussa voidaan viljellä kasveja ravinnoksi. Toukokuussa 2022 yhdysvaltalaisen Floridan yliopiston tutkimus paljasti, että kasvit pystyvät hyvin kasvamaan Kuun pölyssä.

Lisäksi astronautit tarvitsevat happea hengitysilman osaksi. Vettä voidaan hajottaa hapeksi ja vedyksi, joka kelpaa myös rakettipolttoaineeksi.

Vettä etsivä etujoukko, joka valmistelee tukikohtaa, alkaa olla kohta lähtövalmiudessa.

Vuonna 2034 Nasa alkaa suunnitelmien mukaan koostaa kuuasemaa.

Tarkoituksena on, että ensimmäinen robottialus, Nova-C, lähtee matkaan ennen vuoden 2022 loppua. Laskeutuja testaa navigointi- ja viestintälaitteita, joita käytetään tulevilla kuulennoilla.

Pian Nova-C:n jälkeen vuorossa on Peregrine, jonka tehtävänä on etsiä jäätä. Peregrinen varustukseen kuuluu muun muassa infrapunaspektrometri, joka määrittää Kuun pinnan koostumuksen mittaamalla infrapunasäteilyä.

Vuotta myöhemmin toisenlainen Nova-C laskeutuu Kuun etelänavalle.

Kyseinen Nova-C kuljettaa Kuuhun Micro-Nova-nimisen luotaimen.

Laskeutuja Nova-C muun muassa testaa viestintävälineitä ja kuljettaa Kuuhun pienen hyppivän luotaimen, joka etsii jäätä.

© Intuitive Machines

Micro-Nova hyppii pienten rakettimoottoreiden avulla pitkin pintaa ja käy etsimässä jäätä niistä pimeistä kraattereista, joiden pohjalle auringonsäteet eivät pääse koskaan.

Kun molemmat Nova-C-laskeutujat ja Peregrine ovat testanneet laitteita ja etsineet jäätä, tie on avoin sille mahtavalle robotille, joka alkaa varsinaisesti valmistella ihmisen paluuta Kuuhun. Kulkija on nimeltään VIPER.

Päästyään perille Griffin-laskeutumisaluksella VIPER ryhtyy tutkimaan Nobilen aluetta, joka sijaitsee Kuun etelänavan lähellä.

Ainakin 100 vuorokautta kestävän operaation aikana VIPER käy useissa pienissä kraattereissa, jotka ovat pysyvästi varjossa.

Kulkija etsii vettä useilla eri laitteilla. Anturi määrittää, mihin sen kannattaa upottaa jääkairansa.

Sitten VIPER aktivoi metrin pituisen iskuporakoneensa ja nostaa näytteen analysoitavaksi Peregrinen testaamalla infrapunatekniikalla.

Näytteistä höyrystyvät kaasut keräävä anturi määrittää aineiden painon. Tiedot paljastavat, onko kyse vesijäästä vai jostain muusta.

Kulkija on kaikkien aikojen tehokkain ja tarkin vedenetsijä.

© NASA/Daniel Rutter

Kulkija etsii vettä Kuun etelänavalta

Vuoden 2023 lopulla Nasan nelipyöräinen kulkija VIPER alkaa porata jäätä Kuun etelänavan liepeillä. Kulkija on varustettu aurinkopaneeleilla ja isoilla akuilla. Niiden varassa VIPER voi käydä pimeissä kraattereissa, joissa vettä esiintyy varmimmin.

Jos Kuun etelänavalta löytyy vettä, insinöörit voivat kääntää katseensa toiseen suureen Kuun asuttamiseen liittyvään haasteeseen: energiaan.

Ydinvoimala matkaa Kuuhun

Kuun eteläisen napa-alueen isojen kraattereiden reunavallit ovat suurimman osan ajasta Auringon paisteessa. Siksi Nasa aikoo testata aurinkovoimalaa.

PILS-nimisen aurinkovoimalan paneelit pinnoitetaan kuumenemista ehkäisevällä kalvolla, joka ei estä valon hyödyntämistä.

Aurinkopaneeleja voidaan käyttää pitkiä aikoja, mutta täysin pimeät jaksot eivät ole vältettävissä.

Siksi Nasa kehittää pienoisydinvoimalaa lähetettäväksi Kuun pinnalle.

Ydinreaktorin pitää toimia 40 kilowatin teholla vähintään kymmenen vuotta. Näin vaatimaton voimala riittää pienelle tukikohdalle, mutta ydinreaktoreita tarvitaan lisää sitä mukaa kuin siirtokunta kasvaa.

Rakennusmateriaaleja tulostetaan

Vaikka Kuu on karu, siellä on runsaasti käyttökelpoisia aineita. Kuori kätkee sisäänsä muun muassa rautaa, titaania, alumiinia ja piitä, jota voidaan hyödyntää aurinkopaneeleissa.

Euroopan avaruusjärjestö (Esa) on jo esittänyt, kuinka Kuun pölystä valmistetaan tulostamalla tiiliä ja työkaluja.

Tarkoituksena on lennättää Kuuhun 3D-tulostimia, jotka voidaan kiinnittää Kuun pölyä kerääviin robotteihin. Tulostamalla on mahdollista valmistaa tukokohdan kaikki keskeiset rakenneosat. Erilaisissa moduuleissa asutaan, viljellään ja tehdään tutkimusta.

Euroopan avaruusjärjestön tulevaisuudenvisiossa aurinkopaneelit tuottavat sähköä, ruokaa kasvatetaan kasvihuoneissa ja 3D-tulostimilla varustetut kulkijat valmistavat uusia moduuleja.

© ESA/P. Carril

Kaikki uuden avaruuskilvan osallistujat ovat samoilla linjoilla kuin Nasa ja Esa.

Kanada, Japani, SpaceX ja monet muut yksityiset toimijat ovat avainasemassa, kun Yhdysvallat toteuttaa avaruusohjelmaansa.

Kiina ja Venäjä ovat ilmoittaneet rakentavansa yhdessä kuuaseman, ja myös Intiassa ja Yhdistyneissä arabiemiirikunnissa puuhataan omia kuuhankkeita.

Ehtiipä Kuun asuttaa ensimmäisenä mikä maa tai taho tahansa, on melko todennäköistä, että muuttomatka jatkuu pian kauemmaksi avaruuteen.

Kuu on paras mahdollinen sillanpääasema avaruudessa, sillä Kuun painovoima on vain kuudesosa Maan painovoimasta. Sen ansiosta sieltä pääsee lähtemään pienemmällä polttoaineenkulutuksella kauemmas avaruuteen – kuten Marsiin.

Kun laskeutujat ja kulkijat aloittavat työnsä Kuussa, ne valmistelevat paitsi sinne rakennettavaa pysyvää tukikohtaa myös ponnahduslautaa Aurinkokunnan ulko-osiin.