Havaintokauden ulkopuolelta: Miksi emme ole jo Marsissa?

Havaintokausi on nyt pohjoisessa Suomessa ollut jo jonkin aikaa ohi. Avaruutiset julkaiseekin luettavaksi ihka oikean tiedeartikkelin tiivistelmän suomeksi. Teksti perustuu Astronomy-lehden artikkeliin ”Why haven’t humans reached Mars?”.

Aurinkokunnassamme Maan ulkopuoliset kohteet eivät tarjoa kovinkaan monia houkuttelevia vaihtoehtoja sään, olosuhteiden tai edes kiinteän maaperän suhteen. Lähin naapurimme Venus on niin kuuma, että palaisimme ennen kuin pääsisimme edes sen kiinteälle pinnalle. Pluto taas rikkoo lämpömittarin ennätyskylmyydellään, jopa -240°C. Sen lisäksi Neptunuksella, Uranuksella, Saturnuksella ja Jupiterilla on pääosin myrkyllisiä kaasuja ja säteilyä, jotka tappaisivat meidät, vaikka niillä olisi kiinteää pintaa, jolla kulkea.

Mars on todellakin Maan lisäksi ainoa planeetta aurinkokunnassamme, joka sijaitsee asuttavan vyöhykkeen sisällä Auringon ympärillä. Jo yli puoli vuosisataa sitten ihmiset ovat kävelleet Kuussa. Olemme jopa saaneet useita avaruusaluksia perille Marsiin, mukaan lukien NASA:n Perseverance ja Kiinan Zhurong, jotka tällä hetkellä liikkuvat planeetalla ja välittävät valokuvia ja muita arvokkaita tietoja.

Miksi ihmiset eivät sitten ole vielä matkustaneet Marsiin?

NASA:n mukaan meidän on vielä voitettava useita esteitä, ennen kuin voimme lähettää ihmisen planeetalle. Tarvitsemme vielä lukuisia teknologisia innovaatioita sekä parempaa ymmärrystä ihmisen kehosta, mielestä ja siitä, miten sopeutuisimme elämään toisella planeetalla.

Lyhyesti sanottuna nämä esteet voidaan tiivistää kolmeen suureen ongelmaan: sinne pääseminen, laskeutuminen sinne, eläminen siellä ja poistuminen sieltä. Niistä tarkemmin seuraavaksi.

Pitkä menomatka

Ensimmäinen este on jo pelkkä etäisyys. Punainen planeetta on lähimmillään noin 55 miljoonan kilometrin päässä, mutta tämä etäisyys vaihtelee voimakkaasti. Maa ja Mars kiertävät Aurinkoa eri etäisyyksillä ja nopeuksilla, mikä tarkoittaa, että on olemassa muita optimaalisempia ajanjaksoja matkustaa niiden välillä, erityisesti kun otetaan huomioon, että tarkoituksena ei ole vain päästä Marsiin nopeasti, vaan myös palata takaisin.

Marsiin menevät ”junat” kulkevat 26 kuukauden välein. Viimeisintä edellinen tällainen aikaikkuna oli heinäkuussa 2020 ja tuo ”juna” oli ehkä vilkkain koskaan nähty aika interplanetääriselle matkalle – kolme miehittämätöntä Mars-missiota laukaistiin tuona kesänä kahden viikon aikana.

Kaikki 26 kuukauden aikaikkunat eivät ole kuitenkaan samanlaisia, sillä tämän lisäksi on olemassa noin 15 vuoden jakso, jolloin aikaikkuna on vielä suotuisampi kuin muulloin.

Teknologia toki vaikuttaa kaikkeen tähän. Useimmat avaruusraketit, joita olemme laukaisseet ilmakehän ulkopuolelle, on liikutettu rakettipolttoaineella. Kuitenkin tämä kemialliseen liikkeellepanojärjestelmään tarvittava polttoaine vie paljon tilaa eikä olisi optimaalinen pisimmille matkoille. Marsiin pääsemiseksi nopeammin ja useammin, esimerkiksi ydinvoimakäyttöisyys olisi tehokkaampaa. Nasassa työskentelee organisaatioita useiden eri ydinfissioteknologioiden parissa, mukaan lukien fissiopinta-alustajärjestelmä. He aikovat esitellä yhden tällaisen järjestelmän Kuussa.

Ihmisyyden ongelma

Teknologian lisäksi meidän on myös opittava lisää siitä, miten ihmiset – olennot, jotka ovat kehittyneet elämään Maan ilmakehässä Maan painovoiman vaikutuksessa – pystyvät selviytymään alhaisessa painovoimassa, läheisyydessä ja tiiviisti keskenään avaruusaluksilla useiden kuukausien matkalla.

Tällä alalla on tehty työtä jo jonkin aikaa, olipa kyse sitten tutkimuksesta, miten astronautit selviytyvät kansainvälisellä avaruusasemalla eristyneisyydestä ja alhaisesta painovoimasta sekä miten he selviytyvät palatessaan Maahan. Myös kuulennot ovat auttaneet ymmärtämään, miten astronautit ovat käsitelleet siellä vallitsevaa alhaisen painovoiman tilannetta.

Lisäksi esimerkiksi NASA:n CHAPEA, vuoden mittaisia oleskeluja Marsissa simuloiva projekti, antaa myös tietoa siitä, millaisia ongelmia voi syntyä pitkällä tehtävällä pienellä ihmisryhmällä. Myös perinteiset tutkimusmatkat Antarktikselle voivat auttaa meitä saamaan käsitystä siitä, mitä odottaa. Nämä kysymykset ovat tärkeitä perustehtävien keston ja tarvittavan henkilömäärän määrittämiseksi.

Huolenaihe on myös se, miten ihmiset pystyvät selviytymään pienessä ahtaassa tilassa pitkään ilman paljon ulkopuolista kontaktia. Jos olet kyllästynyt syömääsi ruokaan, et voi vain sanoa: ”Tilataan pizza.”

Myös Artemis-projekti auttaa meitä oppimaan selviytymään odottamattomista haasteista. Sen tarkoitus on pyrkiä ylläpitämään kestävää väestöä kuussa. Kuun päivittäiseen elämään liittyvät monet uudet teknologiat sekä asumisolosuhteiden vaikutukset ihmisiin auttavat valmistelemaan tulevaa Mars-missiota.

Laskeutuminen

Pääseminen Marsin kiertoradalle on vain puolet taistelusta. Yksi suuri haaste on punaiselle planeetalle laskeutuminen turvallisesti, vaikkakaan ei välttämättä ehjänä. NASA työskentelee kehittämässä puhallettavaa hidastinta – hieman kuin käänteinen laskuvarjo, joka suojaisi ja hidastaisi laskeutumisalustaa ilmakehään tunkeutuessaan. Itse laskeutumiseen alus tarvitsisi yliäänen nopeita ilmavirtoja – eli alhaalla olevia suihkumoottoreita, jotka jarruttaisivat riittävästi, jotta alus laskeutuisi turvallisesti maahan.

Tämän haasteen voittamiseksi NASA suunnittelee laukaisevansa tällaisen järjestelmän Maan kiertoradalle ja tuomaan sen takaisin Maahan nähdäkseen, toimiiko se (SpaceX Falcon9, avaruutiset huom.).

Kun ollaan pinnalla, yksi hankaluus ovat pölymyrskyt. Pöly osoittautui suureksi ärsyttäjäksi Kuun astronauteille. Koska tuuli tai muut voimat eivät hajota hiukkasia, pöly oli terävää ja hiertyi astronauttien pukujen osiin. Se levisi ihan kaikkialle ja ärsytti silmiä.

Marsin pöly ei ehkä ole aivan yhtä terävää, koska siellä esiintyy eroosiovoimia, mutta pölymyrskyt voivat olla massiivisia. Vuonna 2018 Opportunity meni pois päältä yhden tuhoisan myrskyn jälkeen. Tutkijat ovat oppineet paljon näistä marsilaisista pölymyrskyistä, mutta he eivät ole aivan varmoja, ovatko he vielä todistaneet pahimpia.

Astronautteihin tai laitteiston mekaaniseen toimintaan kohdistuvan riskin lisäksi myrskyt nostavat niin paljon pölyä, että ne estävät auringonvalon, mikä tarkoittaa, että aurinkovoimalla toimiva laitteisto ei ehkä toimi hyvin tietyn ajanjakson aikana.

Laitteisto on vakava huolenaihe myös planeetalla ollessa. Mahdollinen ihmisten lähettäminen Marsiin edellyttäisi todennäköisesti ennakkokuorman toimittamista ja sen pitäisi pystyä säilymään valmiina käyttöön siellä ennen ihmisen saapumista.

Muita voitettavia esteitä olisi itse aluksen rakentaminen matkaa varten. Sen arvioidaan olevan ainakin jalkapallokentän pituinen riippuen käytetystä työntövoimajärjestelmästä ja siitä, kuinka monta ihmistä lopulta päätämme lähettää. Kooltaan se voi olla suunnilleen hieman pienempi kuin kansainvälinen avaruusasema tai merkittävästi suurempi.

Seuraava suotuisa ikkuna ihmisten suhteellisen nopealle paluumatkalle Marsiin olisi vuonna 2033, mutta on epäselvää, ovatko politiikka, budjetti ja teknologia valmiita tuolloin.

Lähde: Astronomy

Viimeksi muokattu 21.7.2023 8:35