Vuonna 2100 pitkän matkan turruttamat astronautit astuvat maihin planeetalla neljän valovuoden päässä Maasta. Heitä on vastassa kivien ja kallioiden täplittämä erämaa, jonka yllä hehkuu himmeä punainen tähti. Taustalta kuuluu meren kohinaa. Matka näihin maisemiin on kestänyt seitsemän vuotta. Osa tutkijoista uskoo, että matka voi onnistua.
Matkakohde on Proxima b -planeetta, joka kiertää Auringon lähintä naapuritähteä Proxima Centauria.
Proxima b on Maan tavoin kiviplaneetta, ja se kiertää tähteään niin sanotulla elämän vyöhykkeellä, jossa voi olla nestemäistä vettä.
Planeetta kiertää Auringon lähintä naapuria, Proxima Centauri -kääpiötähteä, joka sijaitsee vain 4,25 valovuoden päässä.
Se on yhtä paljon kuin 271 000 kertaa matka Maasta Aurinkoon, mutta se on silti niin lähellä, että matka sinne ei ole aivan mahdoton ajatus. Ajatus kiehtoo tutkijoita siksi, että Proxima b kiertää tähteään niin sanotulla elämän vyöhykkeellä eli sellaisella etäisyydellä, että siellä voi esiintyä nestemäistä vettä ja siten myös elämää. Lento Proxima b:lle voisi siis toteutua jopa vielä nykyisten pikkulasten elinaikana.
Proxima b havaittiin La Sillan teleskoopilla, joka sijaitsee Chilessä Atacaman autiomaan laitamilla.
VUOSI 2093: Seitsemän vuoden matka alkaa
Suunnitelmien mukaan historialliseen retkikuntaan kuuluisi neljä astronauttia. Mukaan tulisi todennäköisesti kaksi miestä ja kaksi naista. Heillä olisi edessään yli 14 vuoden hyvin tiivis yhteiselo.
Kun alus on saatu pois Maan painovoimakentästä, se valmistellaan varsinaista matkaa varten. Alukseen tulee omat moduulit kuntosalia, oleskelutiloja ja kasvihuonetta varten.
Retkikunta saa mukaansa myös kuivaruokaa ja juomavettä, mutta kaikkea seitsemän vuoden aikana tarvittavaa ruokaa ja juomaa ei voida mahduttaa rakettiin, joten ne on tuotettava itse paikalla. Siksi astronauttien on kasvatettava ruokansa itse kasvihuoneen hyllyviljelmissä.
Auringon virkaa toimittaa keinovalo, ja lannoitteena ovat retkikuntalaisten ulosteet. Myös virtsa kerätään talteen ja puhdistetaan juomavedeksi.
Tähden huojunta paljasti planeetan
Proxima b:n valo on niin heikko, että sitä ei voida havaita teleskoopeilla, mutta planeetta saa tähden hieman huojumaan. Suomalainen astronomi Mikko Tuomi havaitsi nämä pienet heilahdukset Proxima Centaurin valossa jo vuonna 2013, mutta varmistaakseen havaintonsa Tuomi tarkkaili tähteä kahden kuukauden ajan La Sillan observatoriosta vuonna 2016.
Vaikka raketin polttoaineena käytettäisiin antimateriaa, jolloin nopeus on huimat 180 000 kilometriä sekunnissa, matka kestää silti seitsemän vuotta.
Ennen kuin päästään perille, matkaseura ehtii varmasti käydä hermoille ja aika käydä pitkäksi päivittäisistä askareista ja sähköisen kirjaston laajasta kirja-, elokuva- ja pelivalikoimasta huolimatta.
Nyt: Nasa rakentaa antiainerakettia
Historiallisen Proxima b -retkikunnan toteutuminen riippuu muun muassa siitä, onnistuvatko tutkijat kehittämään alukseen antimateriamoottorin. Se lyhentäisi matka-ajan siedettäväksi eli seitsemään vuoteen.
Antimateriamoottori on toistaiseksi totta vain tieteiskirjallisuudessa. Se on kuitenkin periaatteessa mahdollinen. Nasan uusia teknisiä ratkaisuja kehittävässä NIAC-tutkimuslaitoksessa on jo ideoitu rakettimoottori, joka toimii antimaterialla.
Antiaineraketti vauhdittaa matkaa
Vain pari grammaa antiainetta vie raketin Proxima b -planeetalle ja matka-aikakin kutistuu seitsemään vuoteen. Kukaan ei kuitenkaan tiedä, miten antiainetta tuotetaan. Näin antiainerakettimoottori toimii teoriassa:
1. Antiainesäiliö
Polttoainesäiliöstä lähtee positroneja eli elektronin antihiukkasia pienissä erissä raketin moottoriin.
2. Vety lämpenee
Samanaikaisesti vierekkäisessä putkessa kulkee moottoriin vetyä. Moottorissa vety lämpenee ja kaasuuntuu.
3. Törmäyksessä syntyy säteilyä
Moottorissa positronit osuvat vetyatomeihin. Molemmat osapuolet tuhoutuvat, ja syntyy gammasäteilyä.
4. Gammasäteily lämmittää kaasun
Säteily lämmittää loput vetykaasusta, jolloin se laajenee rajusti ja vetyatomit purkautuvat ulos raketista.
Antimateria olisi oivallinen polttoaine, sillä se ei paina paljon eikä sen kuljettaminen siksi juuri kuluta energiaa. Muutama gramma riittäisi kuljettamaan aluksen Proxima b:hen ja takaisin.
Kun antimateria kohtaa tavallista ainetta, molemmat tuhoutuvat ja syntyy äärimmäisen runsasenergiaista gammasäteilyä. Säteily voi kuumentaa varsinaisen polttoaineen, kuten vedyn, joka sitten moottorista ulos purkautuessaan työntää rakettia eteenpäin.
Nyt pitäisi vain selvittää, miten antimateriaa voidaan valmistaa ja miten se saadaan eristettyä magneettikentän avulla tyhjiöön niin, että se pääsee kosketuksiin vain rakettimoottorin tavallisen polttoaineen kanssa, kun alus laukaistaan matkaan.
VUOSI 2100: Säteily voi viedä hengen
Perillepääsy Proxima b:n pinnalle on varmasti riemun aihe pitkän matkan jälkeen. Tutustuminen matkakohteeseen voi kuitenkin olla ihmiselle ylivoimainen ponnistus, sillä oleskelu painottomassa tilassa surkastuttaa lihaksia kuntosalitreenistä huolimatta.
Tutustuminen matkakohteeseen voi kuitenkin olla ihmiselle ylivoimainen ponnistus,sillä oleskelu painottomassa tilassa surkastuttaa lihaksia kuntosalitreenistä huolimatta. Kaiken lisäksi Proxima b:n painovoima on ainakin 30 prosenttia suurempi kuin Maan.
Punainen kääpiötähti Proxima Centauri luo Proxima b:n ylle punertavaa valoa. Alfa Centauri -kaksoistähti loistaa kauempana. Säteily on voimakasta.
Ratkaisu voi olla avaruuspuku, jossa moottoroitu tukiranka antaa nostoapua raajoille. Matkakohdekaan ei ole vaaraton.
Proxima Centauri nimittäin tuottaa vaarallisen voimakasta röntgensäteilyä. Säteilypurkauksen sattuessa retkikuntalaiset hakeutuvat tukikohtaan, joka toivon mukaan on saapunut perille muutamaa kuukautta aikaisemmin.
Jos tukikohtaa ei ole, astronautit menehtyvät varmasti.
VIDEO – Katso, miten kosminen säteily voi tappaa:
NYT: Puvussa 50 kilon lyijyvuori
Sellaista avaruuspukua, jota Proxima b:llä tarvitaan, ei vielä ole olemassa. Tutkijat ovat kuitenkin vakuuttuneita siitä, että retkikuntalaisille ehditään kehittää turvallinen työasu tulevina vuosikymmeninä.
Varman suojan säteilyä vastaan antavat raskaat alkuaineet kuten lyijy. Tosin riittävän säteilysuojan aikaansaamiseksi avaruuspukuun tarvittaisiin 50 kilon lyijyvuori.
Tutkijat panevatkin toivonsa siihen, että nanotekniikka kehittyy niin paljon, että voidaan kehittää huomattavasti kevyempi materiaali, joka suojaa säteilyltä yhtä hyvin kuin lyijy. Jos kevyttä säteilysuojaa ei saada aikaan, on tyydyttävä lyijyyn. Silloin astronautit tarvitsevat liikkumiseen lisäapua tukirangalta. Eteläkorealaisilla tutkijoilla on kehitteillä moottoroituja tukirankoja, joiden avulla esimerkiksi telakkatyöläiset voivat nostella sadan kilon taakkoja rasittumatta ylen määrin.
Eksoskeleton eli ulkoinen tukiranka antaa lisää voimaa ja auttaa astronauttia liikkumaan Proxima b:n kaltaisilla planeetoilla, joilla on erittäin voimakas painovoima.
Proxima b:n säteilyolosuhteet eivät kuitenkaan välttämättä ole hengenvaaralliset. Jos planeetalla on kyllin paksu kaasukehä, se saattaa suodattaa pois osan vaarallisesta säteilystä. Samoin voimakas magneettikenttä ohjaisi tähdestä tulevat protoni- ja elektronipurkaukset planeetan ohi samalla tavalla kuin Maan magneettikenttä torjuu aurinkotuulen.
Sekä Proxima b:n kaasukehää että magneettikenttää tutkitaan tiiviisti tulevina vuosina, joten matkaan lähtiessään retkikunta todennäköisesti tietää, mikä sitä odottaa.
Avaruusteleskooppi tutkii Proxima b:tä
Nasa laukaisee vuonna 2021 James Webb -avaruusteleskoopin, joka selvittää muun muassa Proxima b:n kaasukehän paksuuden ja koostumuksen. Ne ratkaisevat, onko planeetta elinkelpoinen.
Ennätysiso teleskooppi
18 pikku peilistä koostuvan pääpeilin halkaisija on 6,5 metriä, ja sen pinta-ala on 25 neliömetriä.
Paljastava valo
Teleskoopin peili tutkii kaasukehää Proxima Centaurin valosta, kun planeetta kulkee sen editse. Läpäistessään kaasukehän tähden valo taittuu tietyllä tavalla eri kaasuista ja vesihöyrystä. Valosta saadaan siis selville, mitä aineita Proxima b:n kaasukehässä on ja onko planeetalla pilvipeite.
Jäätävää tarkkuutta
Lämpö voi taivuttaa peiliä ja vääristää kuvat. Siksi James Webbissä on lämpösuoja, joka pitää peilin lämpötilan 233 pakkasasteessa.
VUOSI 2100: Tukikohta rakentaa itsensä
Tuleva tukikohta näyttää Proxima b:n maisemassa isolta hiekkalinnalta.
Tukikohdan osat saapuvat planeetalle miehittämättömällä aluksella ennen retkikunnan saapumista. Sen kyydissä on myös robottimönkijöitä, jotka tekevät tukikohdalle perustukset, minkä jälkeen tukikohdan moduulit ryömivät paikoilleen vuoroin pullistamalla ja vuoroin tyhjentämällä kaasutyynyjään.
Proxima b:ssä on 400 kertaa niin paljon röntgensäteilyä kuin Maassa.
Päästyään oikeille paikoilleen moduulit nousevat täyteen mittaansa, ja mönkijät työntävät niiden päälle kerroksen maata suojaksi säteilyä vastaan. Ennen retkikuntaa Proxima b:hen todennäköisesti lähetetään myös parvi minisatelliitteja, jotka seuraavat kiertoradalta tukikohdan rakentumista. Kun retkikuntalaiset astuvat sisään tukikohdan muovisesta ovesta, he tarkastavat ensimmäiseksi, ovatko asuintilat, kasvihuone, korjaamo ja laboratorio kunnossa.
Jos kaikki toimii suunnitelmien mukaan, tilaisuutta ehkä juhlistetaan tukikohdan mukana tulleilla pakastekuivatuilla herkuilla. Aterian lopuksi retkikuntalaiset voivat suoda itselleen kupillisen pikakahvia.
NYT: Ruoka on tuotettava itse
Ennen kuin voidaan alkaa suunnitella tukikohtaa Proxima b:hen, on saatava ensi käden kokemuksia Marsin tukikohtien toiminnasta. Nasa ja Esa kehittävätkin yhteystyössä useiden yliopistojen ja yritysten kanssa tekniikkaa, jolla voidaan tuottaa vettä, energiaa ja elintarvikkeita vieraalla planeetalla.
Esassa on tekeillä järjestelmä, jossa kasvit ja bakteerit tuottavat tukikohdalle happea, ruokaa ja sähköä. Sen ytimenä on kasvihuone, jossa yhteyttävät kasvit ja bakteerit muuttavat hiilidioksidia hiileksi ja hapeksi. Yhteyttämisessä syntynyt happi käytetään osaksi hengitysilman ja osaksi veden tuottamiseen.
Vessajätteet muutetaan bakteerien avulla ensin rasvahapoiksi, kivennäisaineksi ja ammoniumiksi ja sitten hiilidioksidiksi ja nitraateiksi, jotka käytetään kasvihuoneessa lannoitteena. Loput jätteet päätyvät mikrobipolttokennoihin, joissa bakteerit tuottavat niistä sähköä.
VIDEO – Katso, miten astronautit syövät ensimmäistä ISS-asemalla viljeltyä salaattia:
Jos hyvin käy, vuonna 2030 Proxima b:tä kuvaa itse paikalla parvi mikrosatelliitteja. Mikrosatelliitit ovat kännykän kokoisia luotaimia, jotka kulkevat avaruudessa lasersäteen työntäminä. Kun Maasta tuleva lasersäde osuu parin neliömetrin kokoiseen purjeeseen, luotain saa 60 000 kilometrin tuntinopeuden. Matka Proxima b:hen kestää 20 vuotta.
VUOSI 2100: Tutkimusretki merenrantaan
Jos Proxima b:llä on kaasukehä, pilvipeite ja vettä, retkikunnan ensimmäinen tutkimusretki todennäköisesti suuntautuu merenrantaan. Retki alkanee aamuvarhaisella, kun Proxima Centauri nousee taivaalle ja värjää maiseman punaiseksi ja oranssiksi.
Matkalle lähtee kaksi astronauttia. Loput kaksi jäävät tukikohtaan, josta he ovat radioyhteydessä kollegoihinsa.
Maasta on turha odottaa ohjeita, sillä vaikka radioaallot kulkevat valon nopeudella, viestin kulku Maahan kestää yli neljä vuotta ja vastausta saisi odottaa yli kahdeksan vuotta.
Retki merenrantaan tehdään telaketjuvetoisella mönkijällä. Vaikka matkaa on vain puoli kilometriä, siihen kuluu vaikeakulkuisessa maastossa tunteja.
Vuonna 2024 aloittaa toimintansa E-ELT eli European Extremely Large Telescope (”eurooppalainen äärimmäisen iso kaukoputki”) Chilessä. Siinä on 40-metrinen pääpeili. Sillä saadaan kuvia myös suoraan Proxima b:stä, sen pilvipeitteen kuvioista ja jopa mantereista ja meristä – jos planeetan pinnalla on vettä.
Kun tutkimusretkeläiset vihdoin ovat perillä, he ihailevat hetken aallokkoa ja ottavat sitten näytteen merivedestä. Köröteltyään mönkijällä takaisin tukikohtaan astronautit tutkivat näytteet saman tien laboratoriossa.
Toivotuin tulos tietysti olisi se, että vedestä löytyisi elämää: bakteereja ja ehkä jopa planktonia.
VUOSI 2107: Sairaina takaisin kotiin
Retkikunnan oleskelu Proxima b:llä kestää todennäköisesti vain muutaman kuukauden. Sitten nelikko heittää hyvästit taivaalla ruskottavalle Proxima Centaurille.
Matkalla takaisin Aurinkokuntaan retkikuntalaiset näkevät myös Proxima Centaurin naapuritähdet Alfa Centauri A:n ja Alfa Centauri B:n. Ne ovat samantyyppisiä kuin Aurinko, ja niilläkin saattaa olla planeettoja elämän vyöhykkeellä.
Proxima Centauri (punainen rengas) on pieni ja heikosti hohtava punainen kääpiö, joka kiertää kahta suurempaa tähteä Alfa Centauri A:ta (vasemmalla) ja Alfa Centauri B:tä (oikealla).
Jos näin olisi, niiden kiertolaisten olosuhteet todennäköisesti muistuttaisivat enemmän Maata kuin Proxima b:n. Ehkä Proxima b:hen jäänyt tukikohta voi joskus toimia väliasemana myös naapuritähtien planeettoja tutkiville retkikunnille.
Paluu Proxima b:stä on yhtä pitkä ja hermoja raastava kuin menomatkakin. Lisäksi 14 vuoden oleskelu painottomassa tilassa heikentää ihmisen lihaskuntoa väistämättä niin paljon, että hän ei todennäköisesti pysty Maassa enää koskaan liikkumaan ilman apuvälineitä. On myös todennäköistä, että altistuminen kosmiselle säteilylle aiheuttaa heille syövän.
Toisaalta nelikko varmasti muistetaan maailmanhistorian merkittävimpinä tutkimusretkeilijöinä.