Rashid ja Atlas – Arabiemiraattien kuumönkijä ja rakopohjaiset kraatterit
Kuun pinnalle ja sitä kiertämään suunnitellaan lähivuosina laukaistavaksi runsaasti kiertolaisia, laskeutujia ja mönkijöitä. Itse olen jo aikaa sitten pudonnut kärryiltä sen suhteen, mitä hanketta on lykätty kuinkakin paljon ja miten laskeutumisaluesuunnitelmat ovat muuttuneet.
Tällä hetkellä vahvin kandidaatti seuraavaksi Kuun pinnalta kuvia ja tutkimustuloksia lähettäväksi alukseksi on Yhdistyneiden arabiemiirikuntien Rashid-mönkijä. Viime joulukuussa SpaceX-yhtiön Falcon 9 -kantoraketilla avaruuteen laukaistun aluksen on määrä päätyä huhtikuun aikana, mahdollisesti 25.4.2023 japanilaisen ispace-yhtiön Hakuto-R-laskeutujalla pehmeästi Atlas-kraatteriin. Mikäli kaikki sujuu hyvin, ispacestä tulee ensimmäinen Kuuhun tai ylipäätään toiselle taivaankappaleelle onnistuneen laskeutumisen tehnyt yksityinen yhtiö ja Arabiemiirikunnista Yhdysvaltain, Neuvostoliiton ja Kiinan jälkeen neljäs valtio, joka on saanut kauko-ohjatun laitteen siirtymään Kuun pinnalla paikasta toiseen.1
Hakuto-R:n kyydissä on itse asiassa kaksikin laskeutujaa. Länsimediassa Rashid on ”perinteisenä” mönkijänä saanut jonkin verran palstatilaa, mutta mukana on myös Japanin avaruushallinto JAXAn johdolla kehitelty minimönkijä Lunar Excursion Vehicle 2 (LEV-2). Siitä ei ole juuri kylillä huudeltu, mutta tietyissä piireissä se on varmasti Rashidiakin innostavampi värkki. Kyseessä on nimittäin erittäin jännä idea: LEV-2 on vain noin kahdeksan sentin läpimittainen 250 grammaa painava pallo, joka Kuun pinnalle laskeuduttuaan Transformersien tapaan muuttaa muotoaan ja ohjataan liikuskelemaan paikasta toiseen. LEV-2:n tiimissä onkin mukana Transformersit aikoinaan kehittänyt lelufirma Tomy.
Itse en ole nähnyt Hakuto-R:n laskeutumista seuraavien tapahtumien tarkkaa aikataulua, joten voi olla, että LEV-2 rullaa pinnalle ennen Rashidia. Tällöin tietysti Japani päihittää Arabiemiirikunnat pinnalla liikkuvan laitteen saamisessa Kuuhun. Hyötykuormana LEV-2:lla on kaksi kameraa, joten sen suora tieteellinen anti jää kameroiden näkymien analysoinnin varaan. Hyvin arvokasta sekin tietysti voi olla, tarkasta laskeutumispaikasta ja tuuristakin riippuen.
Hakuto-R on tällä ensilennollaan lähinnä ”vain” laskeutuja, jonka tehtävänä on paitsi todistaa, että Kuuhun laskeutumisen teknologiset haasteet eivät ole ylitsepääsemättömiä yksityisellekään toimijalle, myös ennen kaikkea toimittaa Rashid ja LEV-2 turvallisesti perille. Lisäksi Hakuto-R toimii mönkijöiden linkkimastona. Siinä on myös kanadalaisvalmisteinen kamera, jonka on tarkoitus lähinnä kuvata Rashidia ja LEV-2:ta. Hakuto-R:n ja LEV-2:n tapaan Rashid on ennen kaikkea avaruustekniikan demonstraatio ja Emiraattien osoitus teknologisesta ja taloudellisesta mahdistaan. Nelipyöräinen ja kymmenkiloinen Rashid on kuitenkin ihan pätevä tutkimuslaite eikä ”pelkästään” insinöörien taidonnäyte.
Rashidissa on kaksi2 ranskalaisvalmisteista Full HD -tasoista CASPEX-kameraa. Samaan tekniikkaan pohjautuu myös NASAn Marsia tutkivan Perseverance-mönkijän SuperCam, joten Kuun pinnalta on lupa odottaa ainakin laatunsa puolesta erinomaisia näkymiä. Rashidin onnistuessa osan mediahuomiosta viekin varmasti kamerat rakentanut Ranskan avaruusjärjestö CNES. Kameroiden on tarkoitus toimia 8–10 päivää tutkien maisemia ja geologiaa, sekä Kuun hienorakeisen pinta-aineksen eli regoliitin ja mönkijän vuorovaikutusta ja pölyn kulkeutumista.
Rashidissa on myös kolmas ranskalaiskamera, Nancyssä sijaitsevassa Lorrainen yliopistossa kehitetty mikroskooppikamera, jolla suunnitelmien mukaan tutkitaan regoliitin rakennetta. Se kuvaa 4×5 cm:n alueen noin 25 mikrometrin tarkkuudella kuvapistettä kohti. Voisi kuvitella, että mikäli regoliitin sijasta kivenmurikka saadaan mikroskooppikameran näkökenttään, senkin kuvaaminen Rashidin tutkimusryhmälle kelpaa. Rashidin neljäs kamera taas on melko alhaisen erotuskyvyn lämpökamera, joka kartoittaa mönkijän lähiympäristön lämpötilaa senttimetrien tarkkuudella.
Kameroiden lisäksi Rashidin ainoa varsinainen tieteellinen tutkimuslaite on Arabiemiraattien, Oslon yliopiston ja Eidsvoll Electronicsin (EIDEL) tutkijoiden yhteistyönä rakentama Kuun plasman ja regoliittipölyn vuorovaikutusta tutkiva laite (multi-Needle Langmuir Probe, m-NLP). Se mittaa elektronien tiheyttä neljällä korkeudella noin 15–65 cm:n korkeudella pinnasta. Kuun pinnan yläpuolella pilvimäisinä muodostelmina leijailevaa, ilmeisesti sähköstaattisten voimien kannattelemaa ja mahdollisen riskitekijän muodostavaa pölyä on ihmetelty jo Surveyor- ja Apollo-lennoista lähtien. Silti sen muodostumista tai kulkeutumista Kuussa ei vieläkään ymmärretä. Koska Kuuhun on lähivuosina suuntaamassa runsaasti herkkiä tutkimuslaitteita ja myös jokunen monipuoliseksi kuututkijaksi koulutettu astronautti, voi m-NLP:n tuloksista olla merkittävästikin iloa niin tieteellisesti kuin tulevien laskeutumisalusten, mönkijöiden ja astronauttien turvallisuuttakin silmällä pitäen.
Euroopan avaruusjärjestö ESA on ollut tukemassa m-NLP:n kehitystä, mutta ESAlla on myös suorempi yhteys Rashidiin. Rashidin renkaissa on nimittäin eri materiaaleista koostuvia pieniä paneeleja, joista osan ESAn materiaalitutkijat hankkivat. Kokeessa on tarkoitus tutkia eri materiaalien kestävyyttä ja kuupölyn tarttuvuutta niihin. Koska ESA ei ole ollut mukana aiemmissa Kuuhun laskeutuneissa tai sen pinnalla kulkeneissa aluksissa, ovat Rashidin renkaiden testilevyt ensimmäinen ESAn ja siis suomalaisten veronmaksajien suora kosketus Kuun pintaan. Rashidin on suunniteltu kestävän vain yhden Kuun päivän eli 14 meikäläistä vuorokautta, eikä tuosta ajasta tietenkään todellisuudessa ajella paljoakaan. Siksi näin epäinsinööristä tuntuu melkoisen epätodennäköiseltä, että pelkkien valokuvien perusteella pystyttäisiin tekemään kovin pitkälle meneviä johtopäätöksiä materiaalien kulutuskestävyydestä Kuun olosuhteissa. Mutta tämäkin on askel eteenpäin, ja kun ESAlle tilaisuus tällaiseen tutkimukseen mukaan menemiseen tuli, oli toki vain järkevää tarttua siihen.
Atlaksen mytologiaa ja geologiaa
Niin astronautit kuin lähivuosien robottiluotaimetkin ovat pääsääntöisesti suuntaamassa Kuun eteläiselle napaseudulle. Rashid kuitenkin eroaa muista, sillä sen tähtäimessä oleva Atlas-kraatteri sijaitee Kuun lähipuolen koillisosassa. Kuuharrastajan kannalta tässä on tietenkin se mukava piirre, että Rashidin laskeutumisaluetta voi katsella helposti jo kiikarilla. Pienehköllä kaukoputkella sen geologisista pääpiirteistä pääsee aika helposti kärryille.
Kuun kraatterit on jo pitkään nimetty lähinnä tutkimusmatkailijoiden tai luonnontieteilijöiden mukaan. Kuun koillisosa on kuitenkin erikoislaatuinen poikkeus, sillä siellä on neljä suurta kraatteria, jotka ovat saaneet nimensä Kreikan mytologian hahmojen mukaan. Eräissä tarinoiden versioissa tosin ainakin kolmelle neljästä on annettu myös tähtitieteellisiä ansioita. Yksi näistä on Endymion, komea kuolevainen johon Kuun jumalatar Selene rakastui. Sen nimesi jo Michael van Langren vuonna 1645, kuten viime lokakuussa kirjoittelin. Syystä tai toisesta Giovanni Riccioli piti van Langrenin antamasta nimestä ja kenties siitä innostuneena antoi kolmelle muullekin saman seutukunnan kraatterille mytologiaan pohjautuvan nimen.
Mytologisen nelikon eteläisin jäsen on Cepheus, joka on paljon tutumpi tähdistönä – Kefeus oli Etiopian kuningas, Kassiopeian puoliso ja Andromedan isä – kuin kraatterina. Uroteoistaan ja Kefeuksen tavoin myös tähdistönä tunnettu Hercules taas on aivan taivaankannen kannattelijan Atlaksen vieressä Mare Frigoriksen eli Kylmyyden meren itäpään tuntumassa. Herkuleen ja Atlaksen sijoittaminen vieretysten tuntuu hieman julmalta Atlasta kohtaan, sillä Herkuleella ja Atlaksella oli omat kärhämänsä jo Herkuleen eläessä, ja kun Herkules kuoli, Atlas horjahti ja maailma järkkyi Olympos-vuorelle siirtyneen Herkuleen tuoman ylipainon vuoksi.
Kraatterina Atlas on erittäin mielenkiintoinen tapaus. Sen halkaisija on noin 88 km ja se syntyi myöhäisimbrisellä epookilla ollen nyt siis varhaisessa keski-iässä. Toisin kuin tavanomaisten kraattereiden tapauksessa, Atlaksen pohja ei kuitenkaan ole tasainen. Jos unohdetaan noin 800 m korkea keskuskohouma, ovat Atlaksen pohjan keskiosat noin 100–300 m korkeammalla kuin reunaosat. Pohja on siis kupera. Lisäksi sitä halkovat noin 1–2,5 km leveät ja pari–kolmesataa metriä syvät raot. Atlaksen pohjan raot tunnetaan nykyisin kollektiivisella nimellä Rimae Atlas.
Atlaksen kaltaisia kraattereita kutsutaan yksinkertaisesti rakopohjaisiksi kraattereiksi (engl. floor-fractured craters). Ne ovat törmäyskraattereita siinä missä kaikki muutkin Kuun suuret kraatterit. Ne ovat kuitenkin joutuneet Kuun sisäisten voimien muokkaamiksi. Rakopohjaiset kraatterit esiintyvät lähes aina Kuun merien lähistöllä, mutta niiden pohjat eivät ainakaan kokonaisuudessaan ole mare-basalttien peittämiä. Joskus pohjan raot ja/tai kuperuus ovat ainoa selkeä osoitus siitä, että kraatteria on sen synnyn jälkeen muokattu merkittävästi. Melko usein, kuten Alphonsus-kraatterin tapauksessa, rakoihin kuitenkin liittyy erittäin selväpiirteisiä vulkaanisia purkausaukkoja ja syvyyksistä pinnalle suihkunnutta tummaa tuliperäistä ainesta. Vastaavia tummia pyroklastisia läiskiä on pari kappaletta myös Atlaksen pohjalla. Niitä, kuten Kuun kaikkia värieroja, kannattaa katsella kutakuinkin täydenkuun aikaan.
Rakopohjaisten kraatterien synnyn yksityiskohdista käydään edelleen harvakseltaan keskustelua uusien tutkimusartikkelien muodossa. Perusidea on kuitenkin ollut selvillä jo kohta viisi vuosikymmentä: syviä törmäyssyntyisiä rakoja pitkin kraatterin alapuolelta on kohonnut magmaa. Se ei kuitenkaan ole noussut pintaan saakka vaan kohoaminen on tyssännyt jonkin matkaa pinnan alapuolelle. Siellä se on muodostanut muodoltaan hieman sienimäisen, niin sanottua lakkoliittia muistuttavan magmaintruusion. Se on pullistanut ja venyttänyt kraatterin pohjaa synnyttäen grabeneja eli hautavajoamia tai pienempiä rakoja.
Sanomattakin lienee selvää, ettei yksikään Apollo-lento sen paremmin kuin mikään aiempi miehittämätön laskeutuja tai mönkijä ole tutkinut yhtään rakopohjaista kraatteria paikan päällä. Tällaisia kraattereita ei myöskään maapallon pinnalta tunneta, joten Rashid tarjoaa ihmiskunnalla ensimmäisen lähinäkymän rakopohjaiseen kraatteriin.
Itselleni ei Rashid-uutisia ja kokousabstrakteja lukiessani ole missään vaiheessa käynyt selväksi, mikä lopulta oli syy Atlaksen valikoitumiseen Rashidin kohteeksi. Julkisuuteen ilmoitetun suunnitellun Hakuto-R:n laskeutumispaikan koordinaatit ovat 47,5°N 44,4°E. Tämä veisi Rashidin Atlaksen pohjan pohjoisosiin. Laskeutumisellipsin kokoa tosin ei ole silmiini osunut.
Laskeutumispaikan valintaa voi pitää melkoisen rohkeana. Alue on hieman tasaisempaa kuin suurempien rakojen kirjomat eteläinen, itäinen tai läntinen pohja, mutta pohjoisessakin maasto on kumpuilevaa, paikoin rakoillutta ja onpa lähistöllä lähes 4,5-kilometrinen nimetön hyvin nuori kraatterikin. Rashid voi aivan hyvin kohdata sen heittelettä, vallankin jos laskeutuminen tapahtuu vähänkään aiotuista koordinaateista länteen. Laskeutumisalue on myös lähellä Atlaksen pohjan pohjoisempaa pyroklastisen aineksen peittämää aluetta, tai määritelmästä riippuen jopa sen päällä. Joka tapauksessa alueella varmasti jonkin verran on syvältä Kuun sisuksista, todennäköisesti vaipasta saakka purkautunutta tuliperäistä ainesta.
Riippuen siitä kuinka lähelle nimetöntä pientä kraatteria, Atlaksen pohjoisreunaa tai jotain rakoa Hakuto-R laskeutuu, Rashidin ranskalaiskameroiden tallentamat maisemat voivat olla kuulaskeutumisten parhaimmistoa. Ainakaan basalttitasankojen loppumatonta piirteettömyyttä Rashid ei kohtaa. Toivotaan kuitenkin, että se osuu sen verran tasaiseen paikkaan, ettei laskeutuminen ainakaan alueen kivikkoisuuteen tai kuoppaisuuteen kirjaimellisesti kaadu.
Näin geologin näkökulmasta on harmillista, ettei Rashidiin onnistuttu saamaan ainuttakaan mittalaitetta, joka pystyisi analysoimaan pinnan kemiallista koostumusta. Mikäli esimerkiksi Rashidin renkaat ruopaisevat pinnan alta näkyville jotain erityisen kiinnostavaa vulkaanista ainesta, kuten Jack Schmitt hieman onnekkaastikin Apollo 17 -lennolla löysi oranssit lasipalloset kun oli saappaillaan ensin pöyhinyt pintaa, saataneen mikroskooppikameran kuvista kuitenkin pääteltyä jotain aineksen syntyyn liittyvistä prosesseista. Lasiahan ja ylipäätään mitä tahansa vulkaanista ainesta voi olla päätynyt pinnalle paitsi itse Atlaksen pohjan raoista myös tuoreen nimettömän kraatterin heitteleen mukana. Tuollaisen 4,5-kilometrisen kraatterin voi laskennallisesti olettaa nostaneen Atlaksen pohjalle ainesta parhaimmillaan jopa noin 500 metrin syvyydestä, joten niin pinnalle purkautuneita lasipalleroita kuin syvemmällä kiteytyneitä kiviä voi heitteleen mukana olla Rashidin näköpiirissä.
Kuten sanottu, en tiedä emiraattien tai heitä avustaneiden ranskalaisten perimmäistä syytä Atlaksen tai sen pohjoisen pohjan valinnalle Rashidin laskeutumispaikaksi. Jos geologialla on ollut mitään tekemistä valinnan kanssa – kuten tietysti luulisi ja toivoisi – on tuoreella törmäyskraatterilla ja sen syvyyksistä paljastamilla kivillä, samoin kuin tietysti pohjan raoista purkautuneella pyroklastisella aineksella kaiken järjen mukaan ollut huomattava painoarvo. Lisäksi 1970-luvulla tehdyn geologisen kartoituksen mukaan Rashidin laskeutumisalue on Atlasta nuoremman Herculeksen heittelekentän rajalla. Myöhemmissä tulkinnoissa tätä rajaa on tosin siirretty lännemmäksi Atlaksen pohjalla, mutta loppujen lopuksi sillä ei kovin suurta merkitystä liene, tavallisen ballistisen heittelentän raja kun on aina veteen piirretty viiva. 68-kilometrinen Hercules on ainakin laskennallisesti nostanut ainesta noin viiden kilometrin syvyydestä. Tällainen kiviaines, vallankin mikäli sen lähtöpaikka todellakin pystyttäisiin osoittamaan Herculekseksi, olisi geologeille erittäin kiinnostavaa.
Rashidilla ei siis työkaluja kunnolliseen geologiseen tutkimukseen valitettavasti mukanaan ole, mutta on helppo kuvitella, että tästä huolimatta lennon suunnittelijat ovat halunneet laskeutumisalueeksi geologisesti kiinnostavan paikan. Toivottavasti kaikki menee hyvin ja muutaman viikon kuluttua päästään näkemään, miltä Atlaksen pohjan geologia oikeasti lähietäisydeltä tarkastellen näyttää. Ja jospa samalla lopulta selviäisi sekin, mikä mahti Kuun pölyn oikein saa levitoimaan.
1Kiinalaiset, vuosina 2013 ja 2019 laskeutuneet Yutu-mönkijät ovat tuoreimmat tapaukset. Ainoat niitä edeltäneet kuumönkjät olivat Neuvostoliiton Lunohod 1 ja 2 -alukset vuosina 1970 ja 1973. Ensimmäinen robottialus, joka hallitusti vaihtoi paikkaansa Kuun pinnalla, oli kuitenkin Yhdysvaltain Surveyor 6 -laskeutuja syksyllä 1967. Sen rakettimoottoreita käytettiin hallittuun laskeutujan paikan muuttamiseen osana Kuun pintaosien ominaisuuksia koskeneita tutkimuksia. Tuo ensimmäinen kuuloikka oli kuitenkin ihan suunnitellusti melko vaatimaton, noin 2,5 metriä.
2CNESin itsensä mukaan kameroita olisi kolme, mutta Rashidin valmistanut Emiraattien avaruuskeskus Mohammed Bin Rashid Space Centre puhuu tiedotteissaan koko ajan kahdesta. Varmaa tietoa minulla ei ole, mutta oletan, että myös Rashidin mikroskooppikamera pohjautuu CASPEXiin, jolloin molemmat väitteet olisivat kutakuinkin oikeassa.