Arkisto

Vain veikkaamalla voit voittaa – miksi yrittää laskeutua Marsiin?

21.10.2016 klo 01.33, kirjoittaja
Kategoriat: Terveisiä kiertoradalta

Schiaparelli liitettiin TGO-luotaimeen huhtikuussa 2015.

Keskiviikko oli tärkeä päivä eurooppalaiselle avaruushistorialle, sillä ExoMars 2016 -lennon Trace Gas Orbiter asettui onnistuneesti Marsia kiertävälle radalle. Nyt punaista planeettaa kiertää kaksi luotainta, jotka ovat Made in Europe. Mars Express on ollut siellä jo 13 vuotta ja toimii edelleen hyvin. Jos TGO pääsee samaan, ei voi olla kuin tyytyväinen.

Tätä saavutusta himmentää tosin se, että TGO:n mukana matkannut Schiaparelli-laskeutuja epäonnistui laskeutumisessaan Marsin pinnalle. Kyseessä on jo toinen eurooppalainen epäonnistunut laskeutumisyritys, ja se tuo mieleen kaikuja vuodesta 2003.

Silloin Mars Express -luotaimen mukana ollut brittitekoinen Beagle 2 -laskeutuja sysättiin samaan tapaan kuin nyt kohti Marsia, tarkasti oikeaan suuntaan, ja paria päivää irrottamisensa jälkeen se syöksyi Marsin kaasukehään. Samaan tapaan kuin Schiaparelli teki keskiviikkona.

Beagle 2:sta ei koskaan kuultu laskeutumisen jälkeen, joten sen kohtalo jäi arvoitukseksi vuoden 2015 alkuun saakka, kun Mars Reconnaissance Orbiter sai kuvattua laskeutujan: sen aurinkopaneelit eivät olleet avautuneet kunnolla, ja samalla tiedonvälitykseen käytetty antenni ei päässyt ponnahtamaan pystyyn.

Schiaparellin tapauksessa on toiveajattelua pohtia mahdollisuutta, että laskeutuja olisi toiminnassa Marsin pinnalla, mutta ei vain pysty ottamaan yhteyttä Maahan. Sitä nimittäin seurattiin koko laskeutumisen ajan tarkasti, ja saatujen tietojen mukaan jokin meni laskeutumisessa pahasti pieleen.

Kyseessä oli teknologiademonstraattori, ja sen tarkoituksena oli ennen kaikkia testata tekniikkaa, jolla Marsiin voidaan laskeutua. Siksipä mitään muuta alusta ei Mars-lentojen historiassa ole seurattu yhtä tarkasti ja yksityiskohtaisesti laskeutumisen aikana, kuin nyt sensoreilla varustettua Schiaparellia. Laskeutumisesta on nyt mittaustietoja koko siltä ajalta, kun tietoja saatiin – tämä on jo sinällään oikeasti suuri saavutus, ja siksi tapahtumien tarkka kulku saadaan varmasti selvitettyä.

Mikä meni mahdollisesti pieleen?

Vaikka lentoa ei ole vielä julistettu virallisesti epäonnistuneeksi, ovat kaikki yksimielisiä siitä, että luotain ei ole voinut laskeutua normaalisti. Kysymys on enemmänkin siitä, onko se törmännyt hellästi vai todella väkivaltaisesti punaisen planeetan pintaan – se varmasti selviää aikanaan kiertoradalta otetuista kuvista.

Laskeutumista seurattiin kahdella tavalla: laskeutuja lähetti koko ajan merkkisignaalia, jota kuunneltiin niin Marsin kiertoradalla kuin Maan päälläkin, ja lisäksi Schiaparelli lähetti telemetriatietoja laskeutumisen aikana samaan aikaan Marsia kiertävälle radalle asettuneelle Trace Gas Orbiterille.

Seurantaan Maan päällä käytettiin intialaista Giant Metrewave Radio Telescopea, joka on eräs maailman suurimmista radioalueen havaintolaitteista. Siihen kuuluu 30 kappaletta 45-metrisiä antenneita. Sen avulla voitiin kuunnella Schiaparellin heikkoa signaalia ja havaita siinä tapahtuvia pieniä Doppler-siirtymiä, joista voitiin päätellä mitä laskeutujalle oli tapahtumassa. Esimerkiksi kaasukehään saapumisen hidastuminen ja laskuvarjon avautuminen näkyvät heti signaalista.

GMRT ei ole aikaisemmin kuunnellut avaruusalusta, joten sille kyseessä oli kokeellinen kuunteluprojekti. Siksi sen välittämään tietoon signaalin yllättävästä katkeamisesta noin 50 sekuntia ennen laskeutumista ei aluksi suhtauduttu hyvin vakavasti, vaikkakin jo se oli huono enne, koska sitä ennen kaikki oli sujunut hyvin ja teleskoopilta saatu tieto oli tarkkaa.

Myös Marsia kiertävä Mars Express oli kuunnellut merkkisignaalia ja nauhoitti sen. Kun laskeutuminen oli ohi, MEX lähetti tietonsa Maahan. Tallenteen koko oli juuri kuten odotettiin, joten aluksi lennonjohdossa oltiin toiveikkaita, mutta tietoja tarkemmin katsoessa siinäkin näkyi signaalin katkeaminen.

Samoin TGO:n tallenne kertoi samaa, mutta sieltä saatiin myös telemetriatietoja laskeutujan toiminnasta. Tietojen käsittely on tätä kirjoitettaessa vielä kesken, mutta kaikki tiedot osoittavat laskeutumisen menneen hyvin aika siihen saakka, kun putoamista hidastanut laskuvarjo ja laskeutujan päällä olleen suojakuoren yläosa irtosivat.

Nämä näyttävät tapahtuneen tosin suunniteltua alempana ja laskeutujan nopeus oli nähtävästi tuolloin odotettua suurempi. Tämä viittaa vikaan laskuvarjossa (jos se ei ollut avautunut kunnolla) tai siihen, että yläkaasukehässä on ollut yllättävän voimakkaita tuulia. Marsissa on nyt pölymyrskyaika, ja se voi mahdollisesti aiheuttaa tuntemattomia sääilmiöitä.

Schiaparellin yhdeksän pientä jarrurakettimoottoria syttyivät – tai ainakin osa niistä – hetkeä laskuvarjon irtoamisen jälkeen, aivan kuten niiden piti, mutta moottorit kävivät vain kolmisen sekuntia. Niiden olisi pitänyt toimia noin 30 sekuntia, minkä jälkeen laskeutujan oli tarkoitus olla parin metrin korkeudessa ja moottorien olisi pitänyt asettaa laskeutuja leijumaan paikallaan. Moottorien sammuttamisen jälkeen se olisi pudonnut alas reippaalla kävelyvauhdilla.

Mutta nyt siis moottorit lakkasivat toimimasta lyhyen yskäisyn jälkeen, ja 19 sekuntia sen jälkeen signaali katkesi. Korkeustietoja ollaan vielä selvittämässä, mutta voi olla, että tuo 19 sekuntia riitti siihen, että liian alhaalla ollut, ylinopeudella kulkenut laskeutuja putosi vapaasti Marsin pintaan ja murskaantui siihen.

Luotaimen rata saadaan varmasti hyvin tarkasti selville radiosignaaleita tutkimalla ja telemetriatiedoista saadaan tiristettyä enemmän tietoja irti, joten on varsin todennäköistä, että syy tuhoon (anteeksi, todennäköiseen tuhoon, kuten tässä vaiheessa pitäisi vielä sanoa) saadaan selville.

Kaikki merkit viittaavat tällä hetkellä kuitenkin laskuvarjoon. Mitä sen jälkeen tapahtui, on vielä epäselvää. Olisiko laskuvarjojen irtoaminen saanut laskeutujan vaappumaan, ja se olisi ollut ylösalaisin, kun moottorit käynnistyivät, ja tietokoneet sammuttivat moottorit kun ne havaitsivat omituisen asennon? Tai oliko luotain niin paljon suunniteltua alempana, että moottori sammuivat siksi, että laskeutuja oli saavuttanut jo kahden metrin rajakorkeuden. Sen jälkeen laskeutuja olisi pinnistellyt pinnalla vähän aikaa ennen sammumistaan.

Tai jotain muuta – tuskinpa marsilaiset kuitenkaan olivat käyneet laskeutumista sabotoimassa.

Nyt Schiaparelliin yritetään ottaa vielä yhteyttä Marsia kiertävistä luotaimista parin päivän ajan, mutta toiveet eivät ole korkealla. Laskeutujan akut kestävät vain pari-kolme päivää, joten sen jälkeen kuuntelu on jopa tapauksessa turhaa.

Sitten laskeutujaa kannattaa vain koettaa saada näkyviin kiertoradalta otetuista kuvista. Jos aluksen hylky, laskuvarjo ja lämpökilpi saataisiin kuvattua, voitaisiin niiden sijainneista päätellä myös paljon siitä, mitä on tapahtunut.

Myös parinkymmenen kilometrin päässä oleva Opportunity-kulkija kuvasi laskeutumisen aikaan sen suuntaan, ja voi olla, että sekin tarjoaa lisäselvyyttä asiaan. Laskeutuja laskuvarjoineen on tosin vain muutamien pikselien kokoinen kuvissa. Kulkija on kuitenkin liian kaukana lähteäkseen tutkailemaan laskeutumisaluetta paikan päällä; tieteen tekeminen on lisäksi tärkeämpää kuin romujen etsiminen.

Onko tässä mitään järkeä?

Kyseessä oli jo toinen ESAn epäonnistunut Mars-laskeutuminen, joten jotkut epäilevät nyt koko laskeutumisyritysten mielekkyyttä.

Oli Schiaparellin tuhon syy mikä tahansa, kannattaa laskeutumista tietysti yrittää uudelleen. NASA onnistui heti ensimmäisessä laskeutumisessaan ja on kehittänyt sittemmin jo lähes rutiinin Marsiin laskeutumisissa, mutta ei onnettomuuksitta ole sekään selvinnyt.

Schiaparelli lähetti paljon tietoja lyhyestä matkastaan Marsin kaasukehässä, ja ne osaltaan auttavat suunnittelemaan tulevat laskeutujat paremmin.

Näiden tietojen saaminen ExoMarsin kautta Maahan on sinällään jo suuri saavutus, ja laskeutumisen lopun epäonnistuminen on vain kuin kynttilöiden puuttuminen syntymäpäiväkakusta.

Tiedot auttavat myös Nasa tulevissa laskeutumisissa, sillä jokainen laskeutuminen ja sen aikana kerätyt tiedot ovat tärkeitä. Emme tunne vielä tarkasti Marsia ja sen eri vuodenaikoja. Nasa oli auttanut nyt myös ESAa laskeutumisen suunnittelussa, mutta silti voi olla, että hyvinkin pieni vika on saanut aikaan onnettomuuden: laskeutuminen Marsiin on hyvin kriittinen ja vaikea tehtävä, eikä se anna anteeksi virheitä.

Jos tutkimusmatkailijat olisivat aikanaan antaneet periksi parin epäonnistumisen jälkeen, ei matkoja muille mantereille olisi tehty. Jos avaruusajan alussa olisi rakettien räjähdyksien jälkeen heitetty heti hanskat naulaan, ei meillä olisi nykyistä huimaavaa avaruusinfrastruktuuria. Jos SpaceX olisi jättänyt avaruusbisneksen sikseen vastoinkäymisiensä jälkeen, ei se olisi nyt kurkottamassa Marsiin.

Yhtiö nimittäin suunnittelee lähettävänsä pienen laskeutujan sijaan kokonainen ihmisille myöhemmin kelpaavan avaruusaluksen Marsiin kenties jo vuonna 2018. Tavoite on kova, ja myös se, mitä yhtiö ja sen johtaja Elon Musk lupaavat: miehitetty lento Marsiin vuonna 2024 alussa ja sen jälkeen siirtokuntien perustaminen sinne sellaisella tahdilla, että vuonna 2060 siellä saattaisi olla jo miljoona asukasta.

Vaikka yhtiö ei ole lentänyt vielä kertaakaan Marsiin, ja vaikka aikataulussa varmastikaan ei pysytä, ovat sen suunnitelmat uskottavia – ja mikä tärkeintä, he eivät ole tottuneet antamaan herkästi periksi.

Voi siis olla niin, että tämä luo suuremman varjon tulevien eurooppalaisten Mars-hankkeiden päälle kuin Schiaparellin epäonni; kannattaako vuonna 2020 enää lähettää vuosikymmenen ajan tehtyä, jo valmiiksi vanhanaikaista ExoMars-kulkijaa Marsiin, jos yksityinen yhtiö on menossa sinne jo ihmiskelpoisin avaruusaluksin?

Ensi viikolla pidetään kiinnostava kokous ExoMars 2020 -lennon tilanteesta, ja siellä ESA tulee pyytämään lisää rahaa jäsenmailta lennon toteuttamiseen. Sen saaminen ei ole nykytilanteessa helppoa, sillä monet varmasti ajattelevat, että kenties voisi olla kiinnostavampaa hypätä SpaceX:n kyytiin – tai keskittyä tekemään jotain muuta.

ExoMars 2020 on Marsin pinnalle laskettava kunnianhimoinen kulkija, jonka tärkein tehtävä on porata parin metrin syvyyteen pinnan alle ja analysoida sieltä saatavia näytteitä. Kulkijan piti lähteä alkuperäisen suunnitelman mukaan matkaan jo vuonna 2011, mutta sitä on viivytetty ja viivytetty. Amerikkalaisen jättäydyttyä pois hankkeesta tulivat mukaan venäläiset, ja lento jaettiin kahteen osaan: nyt laukaistuun ExoMars 2016 -lentoon ja ExoMars 2018 -lentoon, jolloin mukana olisi tuo kulkija. Viime vuonna 2018 muuttui 2020:ksi.

Tuloksena voi tosin olla poliittishenkinen kompromissi, joka karsii laskeutujaa edelleen, ja se lähetetään matkaan siksi, että hanke on jo niin pitkällä. Tai 2020 muuttuu 2022:ksi.

Joka tapauksessa ensi viikon lisäksi lähivuodet ovat erittäin kiinnostavia Mars-lentomielessä, ja tässä kontekstissa Schiaparelli on tehnyt kenties suurimman palveluksensa yksinkertaisesti osoittamalla, että tähän tapaan ei näihin aikoihin kannata laskeutua punaiselle planeetalle. Sen lentoradan selville saaminen on erittäin kiinnostavaa ja tärkeää tulevien lentojen kannalta. Tämä on paljon tärkeämpää kuin muutamat parin päivän aikana pinnalla tehtävät mittaukset.

Mutta odotellaan nyt lisätietoja, ennen kuin arvaillaan lisää. Ja käännetään suu hymyyn: epäonnistumiset ovat toisinaan hyvin mielenkiintoisia!

Yksi kommentti “Vain veikkaamalla voit voittaa – miksi yrittää laskeutua Marsiin?”

  1. heikki alanko sanoo:
    21.10.2016 12.42

    Kiitos,mielenkiintoinen ja asiantunteva kirjoitus.Alan elämään uudestaan vuoden 1969 Apollo kuulento hetkiä.

    Vastaa

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista. Pakolliset kentät on merkitty *