Heräilet pimeydestä rajun ja töyssyisen laskeutumisen jälkeen. Tulet hitaasti tajuihisi. Muistat ettet ole enää Maan pinnalla. Nimesi on IMP, olet matkustanut avaruudessa 7 kuukautta. Matka ei ollut mukava. Otsaasi painoi yksi aurinkopaneeleista. Mikrorover oli ahdettu vasenta korvaasi vasten. Lautasantenni läiskäisty oikeaa korvaasi vasten. Ja suoraan selän takana - laskuvarjot. Tiedemiehet Yhdysvalloissa ja Saksassa, jotka rakensivat sinut, lupasivat että saat laskeutua yhteen eksoottisimmista paikoista aurinkokunnassamme. Kanjoniin, jossa on miljoonia vuosia sitten virrannut 100-kertainen vesimäärä Amazoniin verrattuna. Paikkaan, jonka kivet kertoisivat Marsin historiasta. Kun heräät 7 kuukauden unestasi ja nostat päätäsi, näet tämän.
- Peter Smith, University of Arizona
Kuva jonka alkuperäinen koko on 2300*1100
Selatessani viime viikolla satelliittikanavia törmäsin BBC World -uutiskanavalla mielenkiintoiseen Nasan suoraan lähetykseen koskien Marsiin lähetettyä luotainta. Siinä sitten muistin, että Marsiinhan todellakin lähetettiin jälleen yksi luotain joskus vuodenvaihteen tienoilla ja lupailtiin sen olevan perillä syksyllä. Mieleen muistuivat heti pari aiempaa epäonnistumista polttoainetankin räjähtämisineen ja antenniongelmineen. Mahtaisiko tällä kertaa onnistaa? Eipä siis muuta kuin videot nauhoittamaan - nyt materiaalia onkin jo kertynyt useita tunteja.
Onnistunut laskeutuminen
Vuorokausi oli juuri vaihtunut, ja oli 5.7.1997 Suomen aikaa. Hiljaisuus vallitsi Pasadenassa Kaliforniassa, Jet Propulsion Laboratoriesin mission control roomissa, jossa luotaimen kanssa kommunikointi hoidetaan. Sitten tiedemiehet alkoivat äkkiä hurrata, hyppiä onnesta ja halailla toisiaan - aivan kuin jääkiekkoa televisiosta katsova suomalaisjoukko aikoinaan Suomen voittaessa kultaa! Marsiin lähetetty Pathfinder-luotain lähetti Maahan ensimmäisen viestinsä, kertoi olevansa täysin toimintakunnossa ja että laskeutuminen oli onnistunut täydellisesti. Luotain oli pudonnut tasaiseen maastoon ja oli ainoastaan kaksi astetta kallellaan, mikä ei aiheuttaisi tehtävään mitään esteitä. Aurinkopaneeleiden edessä ei ollut mitään, paneelit alkoivat tuottaa sähköä auringon noustessa Marsissa ja luotaimen akut latautuivat parhaillaan. Luotain suuntasi samalla suurempaa lautasantenniaan Maata kohti. Tämän isomman antennin kautta on mahdollista siirtää kuvia ja tietoa Maahan nopeasti.
Onnea matkassa...
Monta asiaa olisi voinut mennä vikaan, kuten aiempien luotaimien kanssa oli käynyt. Pathfinderin matka Marsiin kesti noin 200 päivää. Matkalla luotain oli käpertyneenä kantorakettinsa sisällä pyramidin muotoiseen pakettiin, jota verhosivat kauttaaltaan suuret ilmatyynyt (airbags). Kun Marsin ilmakehä saavutettiin, hidastettiin ensin vauhtia laskuvarjoin ja sen jälkeen tyynyt täytettiin kaasulla samaan tapaan kuin autojen airbag täyttyy kolareissa. Tämän jälkeen paketti kirjaimellisesti pudotettiin Marsin pinnalle, ja ilmatyynyjen tehtävänä oli tehdä laskusta mahdollisimman pehmeä. Laskeutumispaikka oli tarkoin valittu laskeutumisen alkuvaiheessa otettujen "ilmakuvien" perusteella sellaiseksi, ettei luotain putoaisi esim. kraateriin tai muuhun syvennykseen, josta ei olisi tutkijoille mitään iloa.
Koska luotaimeen kuului ensimmäistä kertaa myös kauko-ohjattava pieni mikrorover-kulkuneuvo, jolla planeetan pintaa voitaisiin tutkia ja ottaa maaperänäytteitä, tulisi myös maaston olla mahdollisimman tasaista. Tällä kertaa oli onnea matkassa, sillä luotain putosi mitä parhaimpaan paikkaan, jossa pyramidin muotoinen paketti pääsi avautumaan. Pyramidin muoto oli valittu siksi, että se kääntyy aina avautuessaan oikein päin pohja alaspäin, putosipa se sitten mihin asentoon tahansa Marsin pinnalle. Aurinkopaneelit on sijoitettu pyramidin kolmen sivun sisäpintaan, jolloin luotain saa niistä käyttövoimansa paketin auettua kukkasen lailla. Yhdelle sivulle on kiinnitetty mikrorover.
Viivettä linjoilla
Jokainen muistaa varmasti, että valo etenee avaruudessa noin 300 000 kilometriä sekunnissa. Samaa vauhtia etenevät radiosignaalit Marsiin ja sieltä takaisin. Kun matkaa Marsiin on satoja miljoonia kilometrejä (Maan ja Marsin välinen matkahan vaihtelee jatkuvasti kummankin kiertäessä omaa kiertorataansa hieman eri vaiheissa), kestää signaalien kulku edestakaisin puoli tuntia! Eli kun luotaimelle lähetetään esimerkiksi komento ottaa valokuva, kestää komennon perillemeno noin 15 minuuttia ja kuvan saapuminen takaisin toiset 15 minuuttia. Tutkimus ei ole siis mitään aivan reaaliaikaista puuhaa. Joku tutkijoista totesikin, että ilman aikaviivettä tutkimukset voitaisiin tehdä jopa muutamassa tunnissa, kun niihin nyt menee kuukausia.
Aikaviive ei ole ainoa hidastava tekijä. Maan ja Marsin vuorokausien pituuksissa on hieman eroa, Marsin vuorokausi on puolisen tuntia Maan vuorokautta pidempi. Tiedonvälitys luotaimesta Maahan on mahdollista ainoastaan silloin, kun Marsista on oikea puoli kohti Maata. Siksi luotaimessa on riittävällä muistikapasiteetilla varustettu tietokone tietojen ja kuvien varastoimista varten. Näin kuvat voidaan purkaa silloin kun siihen on parhaat mahdollisuudet. Luotain lähettää hyvissä olosuhteissa tietoa Maahan noin kuuden kilobitin sekuntivauhtia. Valokuvat kompressoidaan ennen lähettämistä. Luotaimen tietokone on noin 22 MIPS:n tehoinen R6000, jossa on 128 megatavua massamuistitilaa. Koneen ohjelmistoa voidaan päivittää Maasta käsin.
Avointa tiedonvälitystä
Aiemmista tutkimustehtävistä poiketen luvattiin jo etukäteen julkaista Pathfinderin lähettämät tiedot suoraan yleisölle sitä mukaa kuin niitä saapuu Maahan. Aikaisemmin tiedemiehet ovat pidätelleet kuvia ja tietoja itsellään ja julkaisseet niitä vasta myöhemmin sopivaksi katsomallaan hetkellä. Niinpä useilta TV-kanavilta, varsinkin uutiskanavilta, oli mahdollista seurata suoraa lähetystä mission control roomista. Pelkästään Yhdysvalloissa lähetystä seurattiin sadoissa, ehkä tuhansissa paikoissa ympäri maata videotykillä tai isoilla televisioilla esitettynä erilaisissa tilaisuuksissa. Esimerkiksi Planet Hollywoodista tuli pari suoraa haastattelua, joista toinen jäi lyhyydessään mieleen, kun National Space Societyn Carolyn Josephs sekaantui sanoihinsa ollessaan vähemmän selvin päin... CNN:n toimittaja totesi vain että "aikamoiset juhlat teillä". Että osataan sitä Yhdysvalloissakin juhlia menestystä...
Television lisäksi tietoa levitti reaaliajassa myös Internet. Yleisön kiinnostus Mars-planeettaa kohtaan näyttää olevan valtaisa, pelkästään yhden päivän aikana rekisteröitiin noin 100 miljoonaa käyntiä Web-sivuilla, joilla julkaistiin Pathfinderin Marsista lähettämiä tietoja ja kuvia!! Lisäksi Nasan Web-sivulla on mirroreita useassa eri maassa, joten ei edes tarvitse käyttää hitainta mahdollista palvelua.
Ensimmäiset kuvat
Joitakin tunteja yhteyden saamisen jälkeen aamutunteina Suomen aikaa saatiin ensimmäiset mustavalkokuvat perille. Ensimmäisissä kuvissa näkyi etupäässä luotainta itseään, jotta tiedemiehet saisivat selville, onnistuuko mikroroverin käyttöönotto vaivoitta. Tunnelma mission controlissa oli jälleen juhlava, kun ensimmäinen mustavalkokuva ilmestyi näkyviin. Kuvausta ohjaavan Silicon Graphicsin työaseman työpöytä oli heijastettu videotykillä salin seinään, josta ihmiset seurasivat tapahtunutta. Samaa kuvaa näytettiin myös televisiossa: näkyi työpöytä ja toistakymmentä avattua ikkunaa, joista yksi selvästi monitoroi liikennettä, muutama ikkuna sisälsi kaikenlaisia säätöjä, yhdessä tai kahdessa näkyi itse kuva jne. Varmasti jännä tunne olla käyttämässä kyseistä konetta, kun koko maailma näkee jokaisen hiiren liikkeesi!
Luotaimen kamera on ns. stereokamera eli se ottaa kolmiulotteisia kuvia. Kameran kaksi kuvausikkunaa ovat noin tuplasti ihmisen silmien välimatkan päässä toisistaan ja niissä on suojat estämässä pölyn pääsyä kameran sisään. Kummankin ikkunan kuva saadaan mustavalkoisella CCD-elementillä, vastaavantyyppinen elementti kuin normaalissa videokamerassakin. Värikuvausta varten luotaimen kamerassa on 12-asentoiset värisuotimet kumpaakin ikkunaa varten. Normaaliin värikuvaan tarvitaan siis kolme mustavalko-otosta (punainen, vihreä ja sininen), jotka yhdistämällä saadaan värikuva. Menetelmä on varmasti tuttu monelle Amigan käyttäjälle, joka on joskus aikoinaan käyttänyt mustavalkodigitoijaa ja em. värisuodinta värikuvien digitoimiseen.
Kummankin CCD-elementin resoluutio on 256x256 pikseliä. Kovin suurta alaa ei siis yhdellä kuvauksella voida kuvata, vaan isommat, esimerkiksi maisemakuvat, rakennetaan ottamalla useita kymmeniä pikkukuvia liikuttaen kameraa aina oikea matka kunkin kuvaparin välillä. Kameran liikkeitä ohjataan askelmoottoreilla. Tällä tavoin "mosaiikkityylillä" rakennetuista kuvista tulee varsin tarkkoja. Ainoa nähtävä virhe on lähellä olevien kohteiden leikkaantuminen perspektiivivirheen takia, joka syntyy kun pienistä kuvista rakennetaan isoa. Tähänkin on kuitenkin tekeillä tietokoneohjelma, joka korjaa virheen.
Ensimmäisten kuvien perusteella arvioitiin laskusiltojen laukaisumahdollisuuksia. Laskusiltoja pitkin mikrorover ajaa aurinkopaneelin päältä Marsin pinnalle. Silicon Graphicsin työasemalla laadittiin simulaatio, joka sijoitettiin kuvattujen maisemien päälle, ja tehtävää ohjannut henkilö arvioi tilannetta monitorilta 3D-lasit päässä. Ruudulla näkyi kolmiulotteisena tilanne ennen laskusiltojen laukaisua ja sen jälkeen, jotta ohjaaja pystyi päättelemään, onko edessä kiviä yms. esteitä.
Ensimmäiset värikuvat saatiin perille muutama tunti ensimmäisten mustavalkokuvien jälkeen. Ennen värikuvien ottamista oli luotaimen kamera kalibroitava luotaimessa olevaa kalibrointikiekkoa kuvaamalla, jotta värit tulisivat oikein. Kuvien saavuttua oli tunnelma jälleen katossa ja kuvat välittyivät ympäri maailmaa suorana. Kuvista kävi heti ilmi, että luotain oli laskeutunut todella hyvälle paikalle, sillä ympäristössä näkyi useita selvästi eri lajeja olevia kiviä, sekä mm. yksi varsin tasasivuinen ja säännöllinen kivi, joka voisi olla hiekkakiveä. Tässä oli monta mielenkiintoista tutkimuskohdetta mikroroverilla tutkittavaksi. Kauempana noin parin kilometrin päässä näkyi kaksi vuorta, joille joku keksi nopeasti nimen Twin Peaks. Luotain oli siis pudonnut mitä parhaimpaan ympäristöön, joka sisälsi monipuolista tutkittavaa, toisin kuin varsin tasaisen "tylsiin" kivikkomaisemiin päätyneet aiemmat Viking-luotaimet.
Ongelmia
Värikuvat vahvistivat nyt sen, mitä ensimmäiset mustavalkokuvat povasivat. Yksi ilmatyynyistä ei ollut luotaimen avautumisvaiheessa vetäytynyt luotaimen aurinkopaneelin alle, vaan oli selvästi mikroroverin laskusiltojen edessä. Laskusillat ovat rullalle kelattuina kummallakin puolella mikroroverin vieressä, ja ne ovat auki rullattuina noin metrin mittaiset. Koska sillat ovat rullalle käärittyä metallijousta, ei niitä voisi enää laukaisun jälkeen rullata takaisin (vrt. metallinen rullamitta). Tämän vuoksi olisi laukaisun onnistuttava ensimmäisellä kerralla. Siten mikroroverin käyttöönotto estyi, kunnes tiedemiehet päättivät ajaa kyseistä aurinkopaneelia hieman kiinni ja sen jälkeen vetää ilmatyynyjä sisäänpäin ja laskea aurinkopaneeli takaisin. Tässä vaiheessa kuitenkin aika loppui Marsin ja Maan kääntäessä toisilleen selkänsä, joten maailma sai jäädä jännittyneenä odottamaan, mitä seuraava vuorokausi toisi tullessaan.
Seuraava vuorokausi alkoi lupaavasti. Luotaimen tietokone oli resetoinut itsensä täysin selittämättömällä tavalla, ja lisäksi yhteys mikroroveriin oli menetetty. Ilmatyyny oli kuitenkin saatu menestyksekkäästi vedettyä aurinkopaneelin alle.
Maaperänäytteet
Viimein ongelmien syy selvisi ja mikrorover saatiin liikenteeseen. Laite on ensimmäinen automaattinen kulkuneuvo toisen planeetan pinnalla ihmiskunnan historiassa. Mikroroverin toimintoja ohjaa pieni 80C85-pohjainen tietokone 512 kilotavun massamuistilla varustettuna. Roverin ja luotaimen välinen yhteys on hoidettu UHF-radiomodeemeilla. Koska komennot Maasta Marsiin viipyvät pitkään matkalla, ei roveria voida ohjata joystickista väännellen. Siksi roverissa on oma navigointijärjestelmä, joka mittaa lasereilla edessä olevia kiviä ja esteitä ja arvioi tilanteen mukaan, onko este ylitettävissä vai onko se kierrettävä. Roverin telirakenne on sellainen, että sillä voi ajella pienien kivien ja esteiden yli vaivoitta.
Roverissa on myös kaksi kameraa sekä APXS (Alpha-Proton X-Ray Spectometer), jonka avulla voidaan ottaa näytteitä Marsin kivistä ja maaperästä. Ensimmäisten päivien aikana roverilla ei riskien vuoksi ajeta kymmentä metriä kauemmaksi luotaimesta, mutta kun tärkeimmät näytteet on saatu otettua, suunnittelevat tiedemiehet pidempiäkin matkoja. Koska rover kulkee nopeimmillaankin vain noin 40 senttiä minuutissa, ei mistään kilometrien matkoista voida kuitenkaan tämän lennon yhteydessä puhua.
Tulevaisuus
Lennon täydellinen onnistuminen antaa toivon mukaan uuden käänteen avaruustutkimukselle ja vauhdittaa tulevaisuudessa tehtävien projektien rahoitusta.
Ehkä yksi suurimmista ihmiskuntaa vaivaavista kysymyksistä on se, onko Marsissa joskus ollut elämää ja onko sitä tällä hetkellä. Jokin aika sitten Marsista peräisin olevasta meteoriitista löydettiin mikroskooppisen pieniä fossiileja. Tämä todistaa, että Marsissa on ainakin joskus ollut bakteeritason elämää. Maa ja Mars ovat kehittyneet hyvin samankaltaisissa olosuhteissa, ja siksi Marsin tutkimiseen uhrataan tulevaisuudessa paljon rahaa, koska samalla saadaan tietoa myös Maan syntyvaiheista. Lisäksi tulisi selvittää, mikä elämän syntymisessä meni Marsissa vikaan. Pathfinder ei vielä tuo vastausta tähän ikuisuuskysymykseen eikä siihen, onko Marsissa elämää vai ei.
Tällä hetkellä käynnissä on toinenkin Mars-lento, joka saavuttaa päämääränsä muutaman kuukauden kuluessa. Tällä lennolla ei laskeuduta pinnalle, vaan luotain jää Marsin kiertoradalle suorittamaan pari vuotta kestävää kartoitustehtävää. Lisäksi suunnitteilla on lukuisia muita lentoja, mm. Pathfinderin kaltainen projekti isommassa mittakaavassa, jolloin pintaa päästäisiin tutkimaan kilometrien, kenties satojen kilometrien alueelta. On myös suunniteltu kivinäytteiden tuomista takaisin Maahan, jolloin niitä päästäisiin tutkimaan kunnolla laboratorioissa ja tätä kautta löytyisi vastaus kysymykseen elämästä.
Ihminen Marsiin 2010?
Kaikilla näillä tutkimuslennoilla pohjustetaan vuoden 2010 tienoilla suunniteltua miehitettyä lentoa Marsiin. Tällainen lento on varsin iso projekti, sillä matka tulisi kestämään 7-8 kuukautta ja miehistö pitää saada sinä aikana pysymään hengissä täysin omavaraisesti. Esimerkiksi ruoka joudutaan lennolla tuottamaan itse, koska mukaan ei ole mahdollista ottaa riittävän suurta ruokavarastoa koko tehtävän ajaksi, joka edestakaisine lentoineen ja tutkimuksineen Marsissa voi kestää useita vuosiakin. Laboratoriossa on jo kokeiltu useita eri tapoja, joilla ympäristöstään täysin suljettu ekosysteemi saadaan pysymään tasapainossa. Tällaisten asioiden tutkiminen vie kuitenkin useita vuosia, sillä tutkimuksissa on mm. havaittu, että ekosysteemi voi jonkin aikaa toimia täysin moitteetta mutta romahtaa äkillisesti esimerkiksi jonkin viruksen tuhoamana. On tärkeää, että tällaiset seikat otetaan huomioon ennen miehitettyjä lentoja, ettei miehistöltä loppuisi yllättäen esimerkiksi ruoka kesken.
Tekniset yksityiskohdat, kuten esimerkiksi hapen valmistaminen ja puhtaan veden tekeminen jätevesistä, ovatkin jo suhteellisen hyvin hallinnassa. Sen sijaan pitää vielä ratkaista, miten miehistön terveyttä ylläpidetään pitkillä matkoilla. Fyysinen puoli vaatii jatkuvaa liikuntaa, sillä painovoimattomassa tilassa lihakset veltostuvat ja kehon toiminnat alkavat muutoinkin heikentyä. Kenties matkalle järjestetäänkin keinotekoinen painovoima saattamalla alus esimerkiksi pyörivään liikkeeseen, kuten Atrhur C. Clarke kirjoitti kirjoissaan "2001" ja "2010 avaruusodysseia". Psyykkinen puoli on toinen hankaluus, sillä sama miehistö suljetussa tilassa keskenään useita kuukausia tietää helposti verisiä riitoja.
Miehistön lisäksi ongelmana pitkillä lennoilla on itse alus. Kun mukana on ihmisiä, pitäisi kaiken toimia 100% varmuudella eikä mitään saisi mennä rikki. Jos jokin paikka pettää esimerkiksi elossapitojärjestelmässä, ei apua ehdittäisi antaa ennen miehistön menehtymistä. Kaikkia varaosiakaan ei voida ottaa mukaan. Siksi matkoille suunnitellaan järjestelmää, jolla miehistö voi valmistaa tarvittavat varaosat itse. Tarvittavat rakennetiedot voidaan välittää tietokoneella Maastakin, tarvitaan vain tiettyjä raaka-aineita, joista tietokoneohjatut työstölaitteet voivat valmistaa tarvittavat varaosat hetkessä.
Myös polttoaine on yksi suurimmista ongelmista. Yksisuuntaisessa matkassa ongelma ei ole kovin suuri, koska ajoainetta tarvitaan vain alkukiihdytykseen, sen jälkeenhän avaruusalus "lipuu" itsekseen painovoimattomassa tilassa vaikka loputtomiin asti, mutta jos halutaan tehdä miehitetty lento Marsiin, pitäisi sieltä päästä myös pois! Riittävän matkanopeuden saavuttamiseen tarvitaan varsin paljon polttoainetta, eikä sitä voida ottaa mukaan tuplamäärää paluumatkaa varten. Eräs suunnitelma onkin valmistaa paluumatkan polttoaine Marsissa. Tehtävää varten sinne lähetettäisiin etukäteen tarvittava laitteisto, joka tuottaisi polttoaineen Marsin luonnonvaroja hyödyntäen. Polttoaineen valmistus sattaisi tosin kestää parikin vuotta, mutta kun se olisi valmiina, voitaisiin miehitetty lento aloittaa.
Maankaltaistaminen
Kaikkien näiden tutkimusten ja lentojen päämääränä on ihmisen tarve saada lisää elintilaa. Tulevaisuudessa suunnitellaan todellakin Marsin asuttamista, joka alkaisi maankaltaistamisella. Prosessissa luodaan Marsissa kasvihuoneilmiö, jonka ansiosta lämpötila saadaan nousemaan ihmiselle sopiviin lukemiin kuten Maassa. Tällä hetkellähän Marsista puuttuu kasvihuoneilmiö lähes kokonaan, ja sen vuoksi siellä on öisin noin sata astetta pakkasta. Päivisin lämpötila on samaa luokkaa kuin Maassa talvisin, lähellä nollaa astetta. Päinvastainen esimerkki on Venus, jossa kasvihuoneilmiö on liian voimakas. Siellä vallitsee yötä päivää yli 400 asteen lämpötila! Aurinkoa lähinnä olevalla Merkuriuksella ei taas ole kasvihuoneilmiötä lainkaan, ja siellä lämpötila vaihtelee päivän yli 400 asteesta yön pariin sataan pakkasasteeseen.
Kun lämpötila on saatu kuntoon, täytyy luoda happea sisältävä ilmakehä. Tässä näyttelee merkittävää osaa kasvien istuttaminen Marsin pinnalle. Maankaltaistamisprojekti tulee viemään satoja vuosia. Ensimmäiset siirtolaiset asuisivat kupoleiden alla kuin tieteiskirjoissa ikään. Kun maankaltaistamisprojekti saadaan päätökseen, saavat kenties lapsenlapsenlapsenlapsenlapsen......lapsemme joskus kaukana tulevaisuudessa opiskella sitä, miten ihminen satoja vuosia sitten matkasi Maasta Marsiin...
Muistan jähmettyneeni paikoilleni nähdessäni ensimmäisen värikuvan Marsin horisontista... Jotenkin vain tiesin, että tämä on se maailma johon vielä palaisimme takaisin.
- Carl Sagan
Mars Pathfinderin lähettämiä kuvia Marsin pinnalta löytyy mm. Internetosoitteesta:
Sivulle löytyy myös lukuisia mirroreita joista itse kukin voi valita nopeimman. Mikäli et omaa nettiyhteyksiä, voit myös kääntyä Amiga Zonen puoleen:
Amiga Zone BBS
(015) 348968
Avoinna 21-08, viikonloppuisin 24 h.
Kuvat löytyvät hakemistosta Grafiikka/Space/Pathfinder