Robotit valtaavat Marsin

Seuraavien vuosien kuluessa Marsiin suuntaa aivan uusi robottien sukupolvi, joka porauslaitteiden ja liikkuvien laboratorioiden avulla tutkii planeetan viimeisetkin kolkat ja selvittää lopullisesti, onko Marsissa elämää vai ei.

NASA & ESA

Marsin valloituksen seuraava vaihe alkaa helmikuussa 2021.

Silloin seitsemän kuukautta avaruudessa kulkenut alus syöksyy naapuriplaneettamme kaasukehään reippaalla 20 000 kilometrin tuntinopeudella. Kaasukehä jarruttaa aluksen lentoa niin, että kun se on päässyt 11 kilometrin etäisyydelle Marsin pinnasta, vauhtia on enää 1 500 kilometriä tunnissa.

Silloin aluksesta avautuu laskuvarjo, joka hillitsee aluksen putoamistahtia lisää. Samalla aluksen tutka seuraa, miten nopeasti planeetan pinta lähestyy, ja kamera kuvaa pintaa. Kameran kuvia verrataan ennalta satelliittikuvien perusteella laadittuun karttaan.

Näin varmistetaan, että alla on juuri se kohta, joka on valittu laskeutumispaikaksi, jotta kallis kuorma eli reilun tonnin painoinen Nasan Mars 2020 -mönkijä ei rysähdä rikki esimerkiksi kallionrinteeseen.

Kun alus on sopivaksi määritetyllä korkeudella, aluksen ylin kuori ja sen mukana laskuvarjo irtoavat. Sitten alus jatkaa matkaansa vapaassa putoamisessa noin 280 kilometrin tuntinopeudella.

Silläkin vauhdilla törmäys Marsin pintaan tuhoaisi niin aluksen kuin kuormankin. Aluksessa on onneksi kahdeksan jarrurakettia, jotka hidastavat loppumatkan 2,7 kilometriin tunnissa.

Nasa testaa Mars 2020 -hankkeen laskuvarjoja Maan ilmakehässä – kaksinkertaisella äänennopeudella.

Vaikka nopeus ei enää ole päätä huimaava, yksi riskialtis vaihe on vielä edessä. Itse mönkijä pitää laskea pinnalle ja varmistaa, ettei laskeutumisalus putoa sen päälle.

Sitä varten aluksessa on nosturi, jonka vaijerin varassa Mars 2020 taittaa matkan viimeisen osuuden. Sitten vaijeri irtoaa ja jarruraketit paiskaavat laskeutumisaluksen turvallisen välimatkan päähän.

Tässä vaiheessa aluksen saapumisesta Marsin kaasukehään on kulunut seitsemän minuuttia.

Turvallisesti pinnalle

Mars 2020:n laskeutumista varmistavat seitsemän kameraa ja uusi laskuvarjon irrotusmekanismi.

  • Kun alus lähestyy laskeutumispaikkaa, kamerat kuvaavat pintaa

  • Kuvien perusteella alus laatii kartan alla olevasta pinnasta.

  • Kun on löytynyt turvallinen paikka, laskuvarjo ja lämpökilpi irtoavat.

Mars 2020 on parannettu versio Nasan Curiosity-mönkijästä, joka on tutkinut punaista planeettaa vuodesta 2012 lähtien. Mars 2020 saa työkaluikseen uudet kehittyneemmät tutkimuslaitteet, ja sen laskeutumisaluksen uusi navigointijärjestelmä auttaa laskemaan mönkijän juuri siihen paikkaan, jota sen on määrä tutkia.

Mars 2020:n lisäksi vuoden 2020 puolessavälissä Marsia kohti lähtee kaksi muutakin mönkijää: Euroopan avaruusjärjestön Esan ExoMars ja kiinalainen pienempi marskulkija.

Uutisia Marsista kuullaan kuitenkin jo paljon aikaisemmin. Marraskuussa 2018 Marsiin saapuu Nasan InSight-luotain, joka etsii uutta tietoa Marsin sisuksista. Sillä on mukanaan porauslaite, joka vie Marsin pinnan alle lämpömittarin, ja seismometrillä kuulostellaan Marsin geologista aktiivisuutta ja meteoriittien törmäyksiä.

Mönkijä möyrii pintaa syvemmältä

Mars on taas tutkijoiden innostuneen kiinnostuksen kohteena. Siihen on ennen kaikkea kaksi syytä. Tutkijat haluavat saada lopultakin vastaukseen kysymykseen, onko Marsissa joskus ollut elämää. Toisaalta Marsiin kaavaillaan vakavissaan miehitettyä lentoa ja tukikohtia.

Nykyisellään Mars on jääkylmä ja rutikuiva, mutta reilut kolme miljardia vuotta sitten sen pinnalla velloi vettä niin järvissä ja joissa kuin todennäköisesti valtamerissäkin.

Nestemäinen vesi on yksi elämän synnyn edellytyksistä – ainakin Maassa. Yksi biologian suurista kysymyksistä onkin se, sattuivatko kemialliset yhdisteet reagoimaan vedessä niin, että tuloksena oli elämää, vain maapallolla, vai onko sama sattunut muinoin muillakin Aurinkokunnan taivaankappaleilla.

Niinpä myös nyt rakenteilla olevien uusien Mars-mönkijöiden päätehtävänä on elämän merkkien etsiminen. Aikaisemmat Marsia kaivelleet luotaimet ja sitä kiertoradalta tähyilevät satelliitit ovat varmistaneet, että naapuriplaneetallamme on lämmin ja kostea menneisyys. Nyt mönkijöiden on määrä antaa lopullinen tuomio siitä, onko Marsissa ollut elämää vai ei.

Jos Marsissa on joskus ollut elämää, sitä voi olla siellä edelleen. Uudet mönkijät saavat edeltäjiään huomattavasti paremmat työkalut tehtävänsä suorittamiseen. Ne varustetaan uuden sukupolven instrumenteilla, jotka on varta vasten suunniteltu tunnistamaan eliöiden aikaansaamia yhdisteitä.

Lisäksi nyt päästään etsimään eloperäisiä aineita kahden metrin syvyydestä, kun
tähän asti luotaimet ja mönkijät ovat lähinnä rapsutelleet Marsin pintaa.

Pora ja laboratorio samassa paketissa

1 / 6

undefined

123456

Esan ExoMars-mönkijän tehtävänä on etsiä elämän merkkejä. Sitä varten sillä on kyydissään skannereita, jämerä pora ja laboratorio, joka tutkii poran ottamat näytteet.

© NASA

Happea hiilidioksidista

Retkikuntia Marsiin suunnitellaan täyttä päätä, ja suunnitelmissa on myös pysyvä tukikohta. Vielä on kuitenkin selvittämättä, mihin Marsissa tukikohta kannattaa sijoittaa ja miten planeetan luonnonvaroja voidaan käyttää hyväksi.

Tukikohta kannat taa rakentaa sinne, missä on saatavissa vettä vaikkapa jääesiintymiä sulattamalla. Hengitysilmaa taas voidaan tehdä erottamalla happea kaasukehän hiilidioksidista. Maan ilmakehästä 21 prosenttia on happea, mutta Marsin kaasukehä koostuu 96-prosenttisesti hiilidioksidista ja happea siinä on vain 0,13 prosenttia.

Toisaalta hiilidioksidi koostuu hiilestä ja hapesta. Mars 2020:n mukana onkin laite, jolla testataan, voiko hiilidioksidin hapen ottaa talteen ja käyttää hengitysilman valmistukseen. Testilaite on nimeltään MOXIE. Se toimii periaatteessa samalla tavalla kuin yhteyttävät kasvit Maassa.

23 silmää syynää Marsin pintaa

1 / 5

undefined

12345

Nasan Mars 2020 on Mars-mönkijöistä tarkkanäköisin. Siinä on 23 kameraa, joilla se ikuistaa laskeutumisensa, pysyy kurssissa ja tutkii tarkkaan pölyn, kallion ja kaasukehän koostumuksen.

© NASA

Tosin se ei yhteytä vaan hajottaa hiilidioksidin sähkövirran avulla hapeksi ja hiilimonoksidiksi. Tutkijat toivovat, että laite tuottaisi 10 grammaa happea tunnissa. Määrä ei riitä pitämään ihmistä hengissä, mutta se riittäisi osoittamaan, että tekniikka toimii. Mars-retkikunnan tarpeisiin tarvittaisiin ainakin sata kertaa niin suuri laite kuin MOXIE. MOXIE on suunnilleen auton akun kokoinen

Vesijäätä Marsissa on paljon. Molempia napoja peittävät paksut jääkerrokset. Talvella navoille syntyy metrien paksuinen kerros jäätynyttä hiilidioksidia, mutta kesällä etenkin pohjoisnavalla vesijäät ovat melko helposti saavutettavissa.

Hieman lähempänä päiväntasaajaa on jääesiintymiä aivan pinnan alla. Esiintymät löysi Nasan Phoenix-luotain 2008. Luotain laskeutui 68. leveysasteelle päiväntasaajan pohjoispuolella. Maapallolla sama leveyspiiri kulkee suunnilleen Korvatunturin korkeudella. Jää löytyi heti, kun luotain oli vähän rapsutellut laskeutumispaikkansa pintaa.

Tammikuussa 2018 Marsia kiertävä satelliitti Mars Reconnaissance Orbiter löysi paksuja jääkerrostumia myös leveysasteilta, jotka Maassa kulkevat Tanskan korkeudella, ja myöhemmin jääkerrostumia on löydetty jyrkistä rinteistä vastaavilta leveysasteilta eteläiseltä pallonpuoliskolta. Osa jääkerroksista on yli sata metriä paksuja.

Satelliitit opastavat

Marsia kiertää nykyisin kuusi aktiivista satelliittia. Ne tutkivat kaasukehää ja etsivät laskeutumispaikkoja. Joukon jatkoksi tulee kolme uutta satelliittia.

ArabiemIraatit luotaavat Marsin ilmastoa

Yhdistyneiden arabiemiirikuntien suunnitelmissa on lähettää vuonna 2021 puolen tonnin painoinen satelliitti Al-Amal ("toivo") tutkimaan Marsin kaasukehää ja ilmastoa.

UAE Space Agency

Kiinalaissatelliitti kuvaa Marsin pintaa

Kiina aikoo lähettää Marsia kiertämään satelliitin, jolla on kaksoistehtävä: se välittää Mars-mönkijän viestit Maahan ja valokuvaa Marsin pintaa. Satelliitin urakan on määrä alkaa 2021.

Xinhua/Sipa/Ritzau Scanpix

Minisatelliitit testiin

Mars InSight Landerin mukana on kaksi testisatelliittia, joiden mitat ovat 37 x 24 x 12 cm. Niin pieniä satelliitteja ei ole ennen kokeiltu kaukana Maasta. Testissä selvitetään, suoriutuvatko ne samoista tehtävistä kuin isommat.

NASA

Työkalupakissa maatutka

Nasan tutkijat uskovat, että ainakin kolmasosa Marsin pinnasta sisältää vesijäätä ja monin paikoin jäätä on vain muutaman metrin syvyydessä. Vettä olisi siis niin
paljon, että sitä riittäisi janon sammuttamisen ohella hajotettavaksi hapeksi ja vedyksi, joista voidaan valmistaa rakettien poltto­ainetta.

Jos tämä pitää paikkansa, tuleva Mars-retkikunta voisi itse valmistaa polttoaineen paluumatkaa varten..

Kaikissa kolmessa Mars-mönkijässä, jotka aloittavat työnsä 2021, on maatutka, jolla ne voivat etsiä jääkerrostumia pinnan alta kymmenen metrin syvyyteen asti. Jää ei kiinnosta tutkijoita pelkästään retkikuntien huollon näkökulmasta, vaan jääesiintymät voivat valottaa myös Marsin menneisyyttä ja auttaa löytämään vastauksen kysymykseen, mikä planeetan kuivatti.

Satelliittikuvista on löydetty maastosta selviä linjoja, jotka useimpien tutkijoiden mukaan ovat syntyneet vesialtaiden reunoille. Ne ovat siis muinaista rantaviivaa. Kalifornian yliopiston tutkijat esittivät satelliittikuvien perusteella maaliskuussa 2018 päätelmän, että Marsissa on neljä miljardia vuotta sitten ollut meri, jossa aaltoili yli 41 miljoonaa kuutiokilometriä vettä eli kymmenen kertaa niin paljon kuin Välimeressä.

Nasan tutkijat uskovat, että 20 prosenttia Marsista on aikoinaan ollut veden peitossa.

Tutkijat ovat antaneet tälle mahdolliselle valtamerelle nimen Arabia.

Vettä oli muuallakin kuin merissä. Marsissa on todennäköisesti ollut vuolaita jokia, jotka ovat kuluttaneet uomia kallioperään. Monin paikoin, kuten Gale-kraatterissa, on ollut järviä. Curiosity-mönkijä, joka tutkii juuri Gale-kraatteria, on löytänyt viitteitä siitä, että sen sisuksissa on ollut järvi.

Euroopalla on ollut huono tuuri

Marsin pintaan osuu jatkuva kosmisen säteilyn pommitus, joka tuhoaa paitsi elämän mahdollisuudet myös mahdolliset muinaisten eliöiden fossiilit. Siksi Esan ExoMars-mönkijällä on mukanaan pora, jolla se etsii muinaismikrobien jälkiä pinnan alta. Pora yltää kahden metrin syvyyteen.

Pora ottaa maaperästä näytteitä, joiden pituus on kolme senttiä ja halkaisija sentin. Näytteet tutkitaan saman tien mönkijän laboratoriossa.

FAKTA: EXOMARS

Euroopan avaruusjärjestö Esa laukaisee Exomarsin vuonna 2020 ja suunnitelmien mukaan se laskeutuu Marsiin maaliskuussa 2021

  • Koko:

    0,66 metriä korkea, 1,5 metriä pitkä ja 1,4 metriä leveä.

  • Paino:

    310 kiloa.

  • Työkalut:

    9 instrumenttia.

  • Työmaa:

    Oxia Planumin tasanko tai Mawrth Valliksen laakso, kumpikin päiväntasaajan pohjoispuolella.

Ensin ne valokuvataan ja sitten murskataan, jotta eri instrumentit voivat selvittää niiden kemiallisen koostumuksen ja tunnistaa mahdolliset orgaaniset yhdisteet. Sitä varten näytteitä muun muassa ammutaan laserilla ja kuumennetaan uunissa ja tutkitaan sitten spektrometreilla.

310 kiloa painavan kuusipyöräisen ExoMarsin vie Marsiin venäläinen laskeutumis­alus, jossa on omat tutkimuslaitteensa. Ne havainnoivat Marsin säätä, kaasukehän koostumusta ja magneettisuutta. Laskeutumisen aikana mönkijä on laskeutujan päällä. Sitten se lähtee aurinkopaneeliensa voimin suorittamaan urakkaansa, jonka on tarkoitus kestää ainakin seitsemän kuukautta.

ExoMarsin laskeutumista maaliskuussa 2021 seurataan varmasti hermot kireällä sekä Esassa että Venäjän avaruuskeskuksessa, sillä sen enempää Esa kuin Venäjäkään ei ole saanut yhtään ainutta Mars-luotainta ehjänä perille. ExoMars-hankkeen kenraaliharjoitukseksi aiottu Schiaparelli-luotaimen laskeutuminenkin lokakuussa 2016 meni mönkään.

Laskuvarjo tuo mönkijän Marsiin

Laskuvarjo ja ohjausmoottorit huolehtivat siitä, että ExoMars laskeutuu turvallisesti punaiseen pölyyn.

1: Aluksen lasku­varjo avautuu 11 kilometrin korkeudessa.

2: Alin lämpökilpi irtoaa 7 kilometrin korkeudessa.

3: 1,2 kilometrin korkeudessa irtoavat ylin lämpökilpi ja laskuvarjo.

4: Aluksen ohjausmoottorit käynnistyvät.

5: Kahden metrin korkeudessa ohjausmoottorit sammuvat ja alus putoaa loppumatkan vapaasti.

6: Mönkijä lähtee laskeutujasta

Schiaparellin piti leijailla laskuvarjon ja jarrurakettien varassa Marsin pinnalle, mutta järjestelmävian takia raketit toimivat vain kolme sekuntia aiottujen 30 sekunnin asemesta. Niinpä luotain laskeutui viimeiset 3,7 kilometriä vapaassa putoamisessa, jysähti pintaan 540 kilometrin tuntivauhtia ja murskautui saman tien.

Schiaparellin mukanaan viemä satelliitti Trace Gas Orbiter (TGO) kuitenkin kiertää edelleen Marsia ja on 400 kilometrin korkeudesta tutkinut muun muassa Marsin kaasukehää. Kaasukehästä etsitään etenkin metaania, joka saattaa olla eloperäistä.

Schiaparellin epäonni viivästytti ExoMarsin lähtöä kahdella vuodella. Samalla se oli muistutus siitä, että vieraalle planeetalle laskeutuminen on hyvin hankala operaatio. Tähän mennessä Marsiin on päässyt ehjänä vain neljä mönkijää: Nasan Sojourner, Spirit, Opportunity ja Curiosity. Ne ovat yhteensä taittaneet Marsissa 75 kilometrin matkan.

Lahjoja seuraaville mönkijöille

Kolme metriä pitkän Mars 2020:n esikuvana on ollut Curiosity, joka on mönkinyt Marsissa jo kuusi vuotta. 1 050-kiloinen Mars 2020 on tosin 151 kiloa raskaampi kuin edeltäjänsä.

Sen massaa kasvattavat muun muassa paksusta alumiinista tehdyt tukevat pyörät. Curiosityn pyörät ovat pahasti kuluneet, vaikkakin niiden uskotaan kestävän vielä muutaman vuoden.

Nasan tuleva Mars 2020 on parannettu versio Curiositysta (kuvassa). Uusien instrumenttien lisäksi Mars 2020 saa tukevammat pyörät.

© NASA

Osa Mars 2020:n laitteistosta on päivitettyjä ja parannettuja versioita Curiosityn instrumenteista, mutta osa on uusia. Mars 2020 ei toimi aurinkopaneeleilla, vaan sen energianlähteenä on ydinreaktori, jonka polttoaineena on plutonium. Reaktorin on määrä toimia ainakin kymmenen vuotta.

Kun Curiosity lähetettiin matkaan, sen tehtävänä oli selvittää, onko Mars joskus menneisyydessä voinut olla paikka, jossa esiintyy bakteeritasoista elämää. Siihen tarvitaan vettä, mutta myös oikeita alkuaineita, kuten happea, hiiltä, vetyä, typpeä, fosforia ja rikkiä. Jo vuoden työrupeaman jälkeen oli selvää, että Curiosityn tutkima alue täytti kaikki nämä edellytykset.

Curiosity, Mars 2020 ja ExoMars eivät suinkaan ole ensimmäisiä Mars-aluksia. Tutustu tästä niitä edeltäneisiin luotaimiin ja mönkijöihin.

Mars 2020, kuten ExoMars omalla tahollaan, jatkaa Curiosityn aloittamaa työtä. Pitkän robottikätensä ansiosta se pääsee aivan tutkittavien kivien tuntumaan. Sen PIXL-röntgenspektrometri tutkii kiviä hiukkasen tarkkuudella ja paljastaa kallioiden rakenteen ja koostumuksen.

Mukana on myös muun muassa suurtarkkuuskamera ja ultraviolettivalospektrometri, jotka etsivät mahdollisesti eliöistä peräisin olevia hiili­pitoisia molekyyleja.

Mars-mönkijät eivät voi olla kovin painavia, eikä niiden kyytiin siksi mahdu kaikkia tutkijoiden toivomia välineitä. Mars 2020 aikookin jättää lahjan tuleville Marsin tutkijoille. Mönkijässä on pora ja 43 pientä titaaniputkea, joihin kuhunkin mahtuu 15 gramman painoinen enintään viiden sentin pituinen ja sentin paksuinen näyte. Vähintään 20 putkea näytteineen on määrä jättää Marsiin.

Putket suljetaan tiiviisti ja jätetään odottamaan noutajaa paikkaan, jonne on helppo laskeutua.

Mars 2020 toimittaa porausnäytteitä tulevaan Mars-kokoelmaan.

Ajatuksena on, että joskus tulevaisuudessa seuraava mönkijä käy poimimassa näytteet ja vie ne alukseen, joka tuo ne Maahan tutkittaviksi. Täällä niitä voidaan tutkia paljon tarkemmin kuin mönkijän mini­laboratoriossa.

Edestakainen matka Marsiin voi olla mahdollinen 2020-luvun lopulla.
Siihen asti saamme tyytyä Mars InSight -luotaimen tuloksiin (brødtekst-link over til hovedartiklen herfra). Parin seuraavan vuoden kuluessa se toivottavasti kertoo, miten lämmintä Marsin pinnan alla on ja onko planeetan sisuksissa liikettä.

Lue myös:

Mars
Mars

Punaoranssi Mars hohtaa iltataivaalla

1 minuuttia
Mars selvä
Mars

Valtava Mars taivaalla

0 minuuttia
Blue dust on Mars
Mars

Nasa: Mars on sininen

0 minuuttia

Kirjaudu sisään

Virhe: Tarkista sähköpostiosoite
Salasana vaaditaan
NäytäPiilota

Oletko jo tilaaja? Oletko jo lehden tilaaja? Napsauta tästä

Uusi käyttäjä? Näin saat käyttöoikeuden!