Takaisin Kuuhun – tai ainakin lähelle sitä?

Barack ”Buzz kävi siell䔹 Obaman uudelleenvalinnalla Yhdysvaltain presidentiksi on ollut, ja etenkin tulee olemaan, monia mielenkiintoisia seurauksia. Yksi niistä on NASAn tulevaisuutta koskevien huhujen painopisteen muuttuminen, jälleen kerran. Constellation-ohjelmasta luopumisen jälkeen NASAlla ei ole ollut mitään selkeää tavoitetta miehitettyjen lentojen suuntaamiseksi Kansainvälistä avaruusasemaa kauemmaksi. NASAn johtajien puheet asteroideista, Marsin kiertoradasta tai kuista, ja jopa Marsin pinnalle laskeutumisesta ovat olleet kaiken konkretian puutteessa pelkkää sanahelinää. NASAn ja sen alihankkijoiden insinöörit ja tutkijat, jotka ovat onnistuneet välttämään irtisanomisen, ovat olleet syystäkin turhautuneita. Ne, jotka varsinaisen työn tekevät, ovat oman suppean ja täysin epätieteellisen otantani ja huhupuheiden perusteella lähes yksimielisiä siitä, että miehitetty lento asteroidille tai Marsiin ilman, että teknologiaa ja menetelmiä testataan ensin Kuussa, on sulaa hulluutta. Ja erittäin kallista sellaista.

Nyt viimeisen viikon aikana on julkisuudessa alkanut liikkua yhä enemmän huhuja siitä, että myös NASAn poliittisesti nimettyä johtoa alkaisi kiinnostaa paluu Kuuhun, vaikka vielä lokakuun lopulla pidetyssä Lunar Exploration Analysis Groupin kokouksessa paikalla olleiden mukaan Kuu-vastaista mantraa vielä NASAn johtajien toimesta toisteltiinkin. Nyt kuitenkin vaikuttaisi siltä, että NASAa kiinostaisi jo Space Launch Systemin nimellä kulkevan kantorakettijärjestelmänsä käyttöönoton alkuvaiheessa lento Maa–Kuu-järjestelmän L2-pisteeseen. Mikä tämä L2 sitten oikein on, ja miksi sinne kannattaisi mennä?

Kun kaksi suhteellisen suurimassaista kappaletta, kuten vaikkapa Maa ja Kuu, kiertää yhteistä massakeskipistettään, löytyy tästä painovoimasysteemistä viisi pistettä, jossa suhteellisen pienimassainen kappale pysyy paikoillaan systeemin pääkappaleisiin nähden. Näitä Leonhard Eulerin (1707–1783) ja Joseph-Louis Lagrangen (1736–1813) löytämiä pisteitä kutsutaan Lagrangen pisteiksi, tai useimmiten lyhyesti vain L-pisteiksi. Kuten oheisesta kuvasta selviää, ovat pisteet L1–L3 Maan ja Kuun kanssa samalla linjalla, mutta L4 ja L5 samalla radalla Kuun kanssa, tosin 60° sen edellä tai jäljessä. L4 ja L5 ovat erityisen vakaita pisteitä, kuten etenkin Aurinko–Jupiter-järjestelmän troijalaiset asteroidit hyvin osoittavat. Maa–Kuu-järjestelmän L4-pisteestäkin löydettin viime vuonna ensimmäinen ”Maan troijalainen”. Pisteet L1–L3 sen sijaan ovat epävakaampia, mutta niidenkin tapauksessa varsinaista Lagrangen pistettä kiertävä rata voidaan pitää vakaana hyvin vähällä vaivalla.

Maa–Kuu-järjestelmän Lagrangen pisteet. Harmaat viivat ovat painovoiman tasa-arvokäyriä, ja sininen viiva kuvaa Kuun rataa. Kuva: LPI

Vielä toistaiseksi NASA Lunar Science Institute -nimellä kulkevan virtuaali-instituutin tutkijat ovat jo pitkään perehtyneet L2-pisteen tuomiin mahdollisuuksiin Kuun itsensä tutkimuksessa, samoin kuin Kuun käyttämiseen astrofysikaalisen observatorion sijoituspaikkana. Sattumaa ei liene, että he toivat ajatuksensa suuremmin julkisuuteen juuri presidentinvaalien kynnyksellä. Kuun etäpuoli on edelleenkin lähipuolta huomattavasti heikommin tunnettu, ja siellä sijaitsevat mm. South Pole–Aitkenin allas ja sen sisällä oleva Schrödingerin kraatteri (tai Schrödingerin allas, jos harhaanjohtavaa englantiin pohjautuvaa vain Kuuta koskevaa terminologiaa haluaa noudattaa). Nämä on lukuisissa tutkimuksissa osoitettu Kuun geologisen historian selvittämisen kannalta ensiarvoisen tärkeiksi kohteiksi. NLSI:n tutkijoiden ajatuksen mukaan Orion-aluksessa L2-pistettä kiertävällä radalla noin 65000 km:n päässä Kuun etäpuolen pinnasta pysyttelevä miehistö voisi ohjata reaaliajassa Kuun pintaa tutkivaa ja näytteitä keräävää kulkijaa. Astrofysiikan kannalta taas Kuun etäpuolen radiohiljaisuus ja ionosfäärin puute antaa oivat mahdollisuudet maailmankaikkeuden ensimmäisten tähtien ja galaksien tutkimiseen. Tätä tarkoitusta varten astronautit voisivat etätöinä hoitaa matalataajuisen radioteleskoopin pystyttämisen Kuun pinnalle.

Paitsi että NASAn paluu Kuun lähelle olisi puhtaasti tieteellisestä kannalta erittäin mielenkiintoista, olisi se sitä myös miehitettyjen lentojen tulevaisuuden kannalta. Mikäli NASA aikoo joskus onnistua miehitetyissä lennoissa asteroideille tai Marsiin, on näitä syytä harjoitella ensin hieman anteeksiantavammissa olosuhteissa. Lento L2-pisteeseen tarjoaisi tähän mahdollisuudet. Samalla se auttaisi selvittämään Maa–Kuu-järjestelmän syntyä ja varhaiskehitystä, ja maailmankaikkeuden perimmäisiä kysymyksiä. Ei hullumpi tavoite NASAlle, jonka suurin ongelma ei tällä hetkellä ole rahan, vaan selkeän päämäärän puute.

¹Jollei Obaman vuoden 2010 puhetta Kennedyn avaruuskeskuksessa jaksa kuunnella kokonaan, löytyy hänen surullisenkuuluisa ”Buzz has been there” -lausahduksensa noin 23:n minuutin kohdalta.

Lisäys 20.11.2012: Aiheesta kirjoitettu artikkeli on nyt hyväksytty julkaistavaksi Advances in Space Research -lehdessä. Artikkelia ei vielä näy lehden sivuilla, mutta näillä tiedoilla se painossa olevien artikkelien joukosta varmasti piakkoin löytyy:
J. O. Burns, D. A. Kring, J. B. Hopkins, S. Norris, T. J. W. Lazio, & J. Kasper:
A Lunar L2-Farside Exploration and Science Mission Concept with the Orion Multi-Purpose Crew Vehicle and a Teleoperated Lander/Rover