Heinäkuun lopussa suuntasi kaikkiaan kolme avaruusalusta kohti Marsia. Tarkalleen ottaen aluksia on viisi, koska kiinalaisaluksessa on kaksi osaa, ja Nasan Perseverance -kulkijan mukana on ensimmäinen Maan ulkopuolella käytettäväksi tarkoitettu ilma-alus.
Pieni kopteri on saanut nimen Ingenuity, mikä tarkoitaa samaa kuin "kekseliäisyys" tai "nokkeluus". Sitä se onkin, sillä lentäminen Marsin hyvin ohuessa kaasukehässä vaatii monia nokkelia ratkaisuita.
Marsin kaasukehän tiheys pinnalla on jotakuinkin sadasosa siitä, mitä se on täällä Maassa. Olosuhteet lentämisen kannalta pinnalla ovatkin siis jotakuinkin samat kuin maapallolla jossain parinkymmenen kilometrin korkeudessa.
Siellä on ilmaa, mutta hyvin vähän. Lentäminen vaatii siellä suuren nopeuden tai hyvin suuret siivet. Lentonopeus onkin tyypillisesti vain hieman enemmän kuin on sakkausnopeus, eli nopeus, missä siipi menettää nostovoimansa.
Lentäminen erittäin korkealla onkin jatkuvaa tasapainoilua ylinopeuden ja sakkausnopeuden välissä. Helikoptereilla ei täällä Maassa ole onnistuttu lentämään yli 12,4 kilometrin korkeudessa, joten Marsin kopterilento on merkittävät myös siksi, että se on sama kuin kopterilla räpyteltäisiin
Huomiota herättävintä hieman alle kaksi kiloa massaltaan olevassa laitteessa ovat sen noin 60 cm pitkät hiilikuituiset roottorit. Jotta hieman alle kaksi kiloa massaltaan oleva masiina saataisiin niiden avulla lentoon, pitää roottorien päristä peräti 2400 kierrosta minuutissa.
Normaalien, täällä kotoisessa ilmatilassa olevien helikopterien roottorit pyörivät noin 450 kierrosta minuutissa.
Mars-kopteri tosin on enemmänkin kuin drooni tai nelikopteri, joiden pienet roottorit pyörivät (täällä maapallolla) usein yli 10 000 kierrosta minuutissa. Marsissa onkin parempi käyttää suurikokoista kevyttä roottoria, ja pyörittää sitä hieman hitaammin.
Lento on tärkeä testi
Mars-helikopteri on kiinnitetty Perseverancen pohjaan ja se pudotetaan ensi keväänä Marsin pinnalle. Kulkija rullaa hieman kauemmaksi, minkä jälkeen kopterilla tehdään testilennot.
Lentoja on tarkoitus tehdä ainakin viisi. Jokaisen lennon odotetaan kestävän pari minuuttia, koska akku ei kestä pitempää. Kopteri noussee viiden metrin korkeuteen ja saattaa lentää noin 600 metriä yhdellä pomppauksella.
Kunkin lennon jälkeen kopteri lataa akkuaan roottorin päälle sijoitetun aurinkopaneelin tuottavan virran avulla. Lataamiseen kuluu ainakin päivä, ja kunhan akku on täynnä, voidaan tehdä uusi lento.
Varsinaisia tutkimuslaitteita Ingenuityssä ei ole, mutta mukana on pieni kamera. Lentoja kuvataan myös kulkijan kameroilla.
Vastaisuudessa samankaltaisia koptereita voitaisiin käyttää paitsi kuvien ottamiseen ja mittausten tekemiseen, niin myös ennen kaikkea robottikulkijoiden liikkumisen apuna: kopterilla voitaisiin kartoittaa ympäristöä ja saada kuvia edessä olevasta maastosta ennen sinne ajamista.
Kiinnostavinta on kuitenkin todistaa, että kopteri toimii – tai todeta, että tällainen konsepti ei toimi. Joskus aikanaan kopterit voivat olla jopa niin suuria, että ihmiset voisivat lennellä niillä Marsin pinnalla.
Tutkijoille kopterin lento on kuitenkin vähemmän kiinnostava koe, koska se "tietysti" lentää ja samalla massalla mukaan olisi voitu laittaa jotain kiinnostavampaakin.
Perseverancen päätutkija Ken Farley toteaakin Tiedeykkösessä, että "Nasan pääkonttori määräsi heidät laittamaan kopterin mukaan". Hän kuitenkin tunnustaa kopterin olevan kiinnostava, ja että testin avulla pohjustetaan tietä myöhemmille, kiinnostavammille lentolaitteille.
Mopoauton kokoinen mönkijä
Tämä kesä 2020 on juuri sopiva aika Mars-luotaimien lähettämiseen, sillä ensi lokakuussa Maa ja Mars ovat radoillaan siten, että niiden välimatka on pienimmillään. Tämä tilanne toistuu noin 26 kuukauden välein, eli noin joka toinen vuosi.
Tämänkertainen oppositio – kuten tätä lähekkäin olemista kutsutaan – on 13. lokakuuta 2020, ja koska matka-aika Marsiin on hieman yli kuusi kuukautta, on sopiva lähtöaika noin kolme kuukautta ennen oppositiota. Näin luotaimet saapuisivat perille ensi helmikuussa: ensimmäisenä laukaisu Arabiemiraattien luotain helmikuun alussa ja Kiinan Tianwen-1 kuun puolivälissä.
Tunnetuin lähtijöistä, Nasan Perseverance, saapuu 18. helmikuuta, jolloin se syöksyy saman tien Marsin kaasukehään ja laskeutuu pinnalle.
Perseverance on mopoauton kokoinen robottikulkija. Se perustuu vuonna 2012 Marsiin saapuneen Curiosity-kulkijan tekniikkaan, tosin esimerkiksi pyöriä on paranneltu ja tutkimuslaitteet ovat osittain erilaisia.
Perseverance on myös ensimmäinen askel kunnianhimoisessa hankkeessa näytteen tuomisessa Marsista maanpäällisissä laboratorioissa tutkittavaksi. Kulkija etsii sopivia näytteitä ja jättää niitä Marsin pinnalle sopivissa pakkauksissa myöhemmin noudettavaksi. Näytekapseleita on mukana kaikkiaan 43 kappaletta.
Jatkolennoista ei ole vielä päätetty, mutta tutkijoilla on hyvinkin selvä kuva siitä miten homma sujuisi: myöhemmin Marsiin lähetettäisiin kulkija, joka käy poimimassa näytekapselit ja vie ne laskeutujaan, jonka päällä olisi odottamassa raketti, joka puolestaan voisi singota näytteet Marsin kiertoradalle. Neljäs alus toisi ne Marsista Maahan.
Kyseessä on kansainvälinen yhteistyö, sillä hahmotelman mukaan Euroopan avaruusjärjestön (ESA) kulkija kävisi keräämässä näytekapselit ja toinen alus toisi ne Marsin kiertoradalta kotiin. Nasan laite puolestaan toimittaa näytteet Marsin pinnalta planeettaa kiertävälle radalle.
Perseverance testaa myös laitteistoa, jonka avulla yritetään tehdä Marsisa happea irrottamalla sitä kaasukehässä olevasta hiilidioksidista. Tämä on erittäin tärkeää tulevaisuuden kannalta, sillä olisi tyhmää ja jopa mahdotonta kuljettaa kaikkea happea ja polttoainetta Maasta Marsiin.
Suomalaisittain kiinnostavaa kulkijassa on se, että sen säähavaintolaitteistossa on kaksi suomalaistekoista osaa: Ilmatieteen laitoksen tekemät, Vaisalan sensoreihin perustuvat laitteet mittaavat kaasukehän painetta ja suhteellista kosteutta.
Yllättäjät: Kiina ja Arabiemiraatit
Kiina on lisännyt viime aikoina avaruustoimiaan paljon ja heillä on jo toiminnassa kaksi laskeutujaa Kuun pinnalla. Kuun Maahan näkymättömällä puolella on laskeutujan vieressä hyrräämässä myös kulkija, joten vastaavanlaisen kaksikon lähettäminen Marsiin on kiinalaisille oikeastaan looginen askel eteenpäin.
Kiinalaisten luotain on puolestaan nimeltään Tianwen-1, ja se koostuu kahdesta osasta: luotaimesta, joka jää kiertämään Marsia, ja laskeutujasta, jonka päällä on kulkija, joka laskeutumisen jälkeen ajaa ramppia pitkin alas pinnalle ja liikkuu siellä itsenäisesti.
Kokonaisuus asettuu ensin kiertämään Marsia yhdessä, ja näin tapahtuu ensi helmikuussa, jos kaikki käy hyvin, ja vasta jonkun ajan kuluttua laskeutuja irrotetaan ja se pudottautuu pinnalle ensin lämpökilvellä matkantekoa hidastaen, sitten laskuvarjon varassa keikkuen ja lopulta rakettimoottorein pinnalle pehmeästi asettuen.
Laskeutumispaikkaa Utopia-tasangolla voidaan siis nyt tutkia hyvin etukäteen ja laskeutumisen ajankohta voidaan valita sellaiseksi, että sää näyttää olevan alhaalla hyvä.
Kulkijassa on kuusi pyörää ja se on kooltaan tavallisen maastomönkijän luokkaa. Sen odotetaan toimivan pinnalla ainakin kolme kuukautta.
Arabiemiraatit on pieni yllätys. Maa on itse asiassa panostanut viime aikoina paljon tutkimukseen ja tekniikkaan, kun se haluaa varmistaa itselleen hyvät pelimerkit myös aikaan, jolloin öljy ei enää tuo automaattisesti vaurautta.
Avaruus on tässä olennaisessa osassa, sillä maa on perustanut oman avaruusjärjestönsä, jolla on avaruuskeskus, joka on lähettänyt jo astronautinkin käymään Kansainvälisellä avaruusasemalla ja nyt vuorossa on oma Mars-luotain.
Toivoksi nimitetty alus on suurelta osin tehty Yhdysvalloissa ja laukaistaan japanilaisella kantoraketilla.
Al Amal, eli "toivo", on rakennettu Yhdysvalloissa Coloradon yliopistossa, mutta Arabiemiraattien tutkijat ja insinöörit ovat seuranneet tekemistä ja olleet myös mukana opettelemassa luotaimen rakennusta.
Luotain on laatikkomainen, kooltaan noin 2,5 metriä kertaa 3 metriä ja massaltaan laukaisin aikaan 1,3 tonnia – eli se on kohtalaisen suuri, jopa kookkaampi kuin eurooppalaisten tekemä Mars Express, joka on kiertänyt Marsia jo vuodesta 2003 alkaen.
Mukana on kolme tutkimuslaitetta, joilla se ottaa kuvia ja tutkii Marsin kaasukehää. Tärkein luotaimen tehtävä on seurata Marsin sään kehittymistä ja koettaa selvittää miten kaasukehästä vuotaa koko ajan vetyä ja happea avaruuteen. Tutkimuslaitteet on luotaimen tapaan tehty Yhdysvalloissa ja ne on valittu siten, että ne täydentävät muiden Marsia tutkivien luotaimien havaintoja.
Al Amal laukaistiin matkaan japanilaisella H-2 -kantoraketilla, Japanista Tanegashiman avaruuskeskuksesta heinäkuun loppupuolella. Kiinalaisten Tianwen 1:n laukaistiin 23. heinäkuuta Kiinan Wenchangista ja Nasan Perseverance vuorokautta aikaisemmin, 30. heinäkuuta Cape Canaveralista, Floridasta.
Edit 5.8.2020: päivitetty luotainten laukaisupäivät ja lisätty tietoa niiden Marsiin saapumisista sekä tietoa suunnitelluista näytteenpalatustoimista.