keskiviikko 1. syyskuuta 2021

Apollo 15 ja astronauttien merkitys planeettageologiassa

Heinä–elokuun taitteessa vietettiin Apollo 15 -lennon 50-vuotisjuhlia. Kekkereihin oli syytäkin, sillä kyseessä oli monella tapaa käänteentekevä kuumatka. Se oli myös erinomainen esimerkki siitä, että ihmisen mukanaolo toista taivaankappaletta paikan päällä tutkittaessa ei ole vain kallis menoerä, vaan uusien löytöjen ja ylipäätään tutkimuksen mahdollistaja.

Suuri yleisö muistaa Apollo 15:n – jos ylipäätään muistaa ollenkaan – ensimmäisenä kuulentona, jolla oli mukana kuuauto. Nelipyöräohjauksella varustettu kevyt nelivetoinen sähköauto oli kuitenkin vain näkyvin osa J-tyypin lennosta.

Apollo-ohjelman kolmella viimeisellä eli ns. J-lennoilla tarkoituksena oli kattava Kuun tutkimus niin kiertoradalta kuin tieteellisesti kiinnostavimmiksi arvioiduilla laskeutumisalueillakin. Kuuta reilun sadan kilometrin korkeudessa kiertänyt Apollo 15:n komento- ja huoltomoduuli sai edeltäjiinsä verrattuna rutkasti uusia tutkimuslaitteita. Huoltomoduulin kylkeen upotetusta mittalaitelaarista löytyi mm. uudet panoraama- ja kartoituskamerat ja gammaspektrometri sekä Kuuta kiertämään jäänyt sähkö-, magneetti- ja painovoimakenttiä tutkinut pienoissatelliitti.

J-lentoja varten tehdyt kuumoduulin parannukset mahdollistivat kolmen päivän tutkimukset Kuun pinnalla. Myös avaruuspukujen elossapitojärjestelmiä kehitettiin ja niistä saatiin myös hieman vähemmän tönkköjä, minkä ansiosta astronauttien oli helpompi tehdä kenttätöitä.

Laiteparannusten ohella aivan keskeistä kolmen viimeisen Apollo-lennon tieteellisen menestyksen kannalta oli miehistöjen koulutus. Geologiaa oli opetetettu kaikille aiemmillekin Apollo-miehistöille, mutta Apollo 15:stä lähtien siihen todella panostettiin. Toukokuusta 1970 toukokuuhun 1971 Apollo 15:n Kuuhun laskeutunut miehistö, komentaja Dave Scott ja kuumoduulin pilotti Jim Irwin, osallistui ainakin 16:lle geologiselle kenttäretkelle. Ne suuntautuivat paitsi eri puolille Yhdysvaltoja, myös kuumaisten laavakenttien Islantiin. Maasto-oloissa opiskelun ohella teoriatunteja kertyi 80.

Kartta Apollo 15:n komentajan Dave Scottin ja kuumoduulin pilotti Jim Irwinin tutkimusmatkoista Hadleyn laavauoman kupeella ja Hadley Delta -vuoren alarinteillä 50 vuotta sitten. LM = kuumoduuli, LRV = kuuauto, ALSEP = geofysikaalinen tutkimuslaitteisto. Pohjoinen likimain alhaalla. Kuva: NASA / ASU / LRO. 

 

Arvokkaita geologisia havaintoja voi tehdä niin Maan tai Kuun pinnalta kuin sen yläpuoleltakin. Niinpä Apollo 15:n komentomoduulin pilotti Al Worden sai hänkin osansa geologiasta, eli noin 80 tuntia käytännön opetusta Kuun kiertoradalta tapahtuvaa havainnointia varten. Apollo 16:n ja 17:n päägeologi professori Bill Muehlberger arvioi Don Wilhelmsin loistavassa kirjassa To a Rocky Moon J-lentojen astronauttien saaneen geologista oppia saman verran kuin geologiasta valmistunut maisteri. Kuulentojen kannalta erityisen oleellista oli, että astronautit näkivät kentällä enemmän geologiaa kuin keskimääräinen yliopistokurssit läpikahlannut maisteri.

Al Wordenin ottama kuva Apollo 15:n laskeutumisalueesta. Pohjoinen melko tarkoin ylhäällä. Vertaa ylläolevaan karttaan. Hadleyn laavauoman mutkassa sijaitseva Elbow-kraatteri on hyvä kiintopiste. Kuva: NASA / Apollo 15 / Al Worden / AS15-87-11720 / Kipp Teague.

 

Yksi kolmen viimeisen lennon menestyksen avaimista oli koulutuksen aikana Dave Scottissa syttynyt intohimoinen kiinnostus geologiaa kohtaan.* Tämä tarttui muihin miehistön jäseniin, eivätkä erittäin kilpailuhenkiset myöhempien lentojen astronautit halunneet olla geologiassakaan yhtään edeltäjiään huonompia. Tällä oli kiistaton vaikutus lentojen tieteelliseen antiin.

Apollo 15 toi hyvin esiin astronauttien luovien ratkaisujen ansiot. Ollessaan ajelemassa takaisin kohti kuumoduulia ensimmäisen kuukävelyn loppupuolella, Scott ja Irwin olivat hieman aikataulusta jäljessä ja Houstonin lennonjohto hoputti heitä. Scott kuitenkin huomasi poikkeuksellisen huokoisen kiven. Hän tiesi, ettei lennonjohto antaisi lupaa ylimääräiseen pysähdykseen ja näytteen keräämiseen. Siitä huolimatta hän stoppasi kuuauton ja selitti, että hänellä on ongelmia turvavyönsä kanssa. Tämä oli uskottavan kuuloinen väite, sillä vyöt olivat aiheuttaneet päänvaivaa heille aiemminkin. Jim Irwin oli välittömästi juonessa mukana ja höpötteli Houstonissa yhteysmiehenä eli capcomina toimineelle Joe Allenille niitä näitä kraattereista ja kivistä sillä välin kun Scott nousi autosta ja keräsi lähes kilon painoisen, hohkaisen kiven matkaan. Vasta takaisin Houstoniin palattuaan Scott kertoi asioiden todellisen laidan. Nykyisin näyte 15016 tunnetaan nimellä Seatbelt Basalt eli turvavyöbasaltti. Se on noin 3,4 miljardia vuotta vanha oliviinibasaltti, joka kerkesi nököttää paikoillaan noin 300 miljoonaa vuotta ennen kuin Dave Scott poimi sen mukaansa.

Seatbelt Basalt, eli kuunäyte 15016. Kivi on oliviinibasaltti, jonka huokoisuus johtuu jähmettyneen laavan suuresta kaasumäärästä. Kivellä on ikää noin 3,4 miljardia vuotta. Kuva: NASA / JSC.

 

Astronautit voivat tällaisia tieteellisesti arvokkaita luovia tempauksia tehdä, mutta miehittämättömillä mönkijöillä moinen ei välttämättä ole mahdollista. Neuvostoliiton kahdella Lunohod-kuukulkijalla olisi voitu tehdä enemmän tutkimusta kuin niillä loppujen lopuksi saatiin aikaiseksi. Geologit olisivat halunneet pysähdellä useammin ja analysoida kuunpinnan koostumusta ja lujuusominaisuuksia tarkemmin. Heillä oli sama ongelma kuin Scottilla ja Irwinillä: lennonjohto hengitti niskaan. Scott ja Irwin kuitenkin pystyivät tekemään oikean ratkaisun, koska olivat kahdestaan paikan päällä. Neuvostoliittolaiset sen sijaan joutuivat tyytymään vähempään tutkimukseen, koska vieressä pönöttäneet korkeammat tahot halusivat, että mönkijää käytetään kilometrien taittamiseen eikä joutavaan  tieteen tekemiseen. Tämän ansiosta Le Monnierin kraatteria vuonna 1973 tutkineella Lunohod 2:lla oli avaruusalusten mönkimisennätys vuoteen 2014 asti. Kaiken tuon mittavan mönkimisen tieteellinen anti vain jäi hivenen heppoiseksi.

Luova niskurointi on vain yksi monista hyvistä syistä käyttää ihmisiä muiden taivaankappaleiden tutkimuksessa. Toinen on raaka voima. Apollo 15 on tästäkin opettavainen esimerkki.

Geologeilla on yleensä lähes vastustamaton vimma päästä kurkistamaan, mitä hieman syvemmällä piilee. Pinnan alapuolelle pääseminen ja sieltä näytteen saaminen vain on joskus hyvin hankalaa Maassakin, ja se on aina sitä muilla planeetoilla. Tästä Marsia tutkivan InSight-laskeutujan lipsahdellut keinokontiainen on oivallinen tuore näyte. Niin on myös Perseverance-mönkijä, joka kivisen kairasydämen sijasta sai muutama viikko sitten otettua näytteen Marsin kaasukehästä.

Apollo 15:kin oli omat ongelmansa kairaamisen kanssa. Lämpövuoantureita ei meinattu millään saada haluttuun syvyyteen. Kairasydännäytteenottokaan ei Scottilta sujunut vaikeuksitta, vaikka hänen kairansa lopulta noin 2,4 m kuunpinnan alapuolelle upposikin. Valitettavasti vain kaira ei suostunut nousemaan ylös. Lopulta Scott ja Irwin rykäisivät sen kahteen pekkaan väkisin pois siten, että he kyykistyivät hieman saaden hartiansa poran kahvojen alle ja punnersivat pystyyn.[1] Mönkijältä jäisi moinen temppu tekemättä.

Dave Scott Hadleyn laavauoman reunalla. Kuva: NASA / JSC / Jim Irwin / LPI.

 

Kuudella Kuuhun laskeutuneella Apollo-lennolla saatiin tarkasti tunnetuista ja hyvin kuvatuista paikoista kuunäytteitä Maahan noin 382 kg. Vastaavasti kolmella miehittämättömällä Neuvostoliiton Luna-laskeutujalla saatiin vuosina 1970–1976 kehnohkosti tunnetuista kohteista vajaat 330 grammaa kiviainesta. Apollo-lennot toivat Maahan siis Luna-laskeutujiin verrattuna yli tuhatkertaisen määrän Kuun kiviä. Kiinan Chang’e 5 -laskeutuja taas toi viime joulukuussa noin 1731 grammaa näytteitä. Erinomainen saalis, mutta kalpenee Apollon rinnalla.

Apollo-ohjelman ylivoima näytemäärissä johtuu yksinkertaisesti siitä, että ihmisiä kuljettavat avaruusalukset on väkisinkin tehtävä huomattavasti massiivisemmiksi ja tilavammiksi kuin robottiluotaimet. Kun tuodaan ihmisiä takaisin Kuusta tai jonain päivänä Marsista, saadaan samalla vaivalla rutkasti myös kiviä. Ja vaikka kaikenlainen paikan päällä mitattu numeerinen tieto on planeettojen synnyn ja kehityksen tutkimuksessa tietenkin täysin välttämätöntä, on sen merkitys vähäinen verrattuna siihen, mitä kivistä saadaan maanpäällisissä laboratorioissa irti. Kuunäytteet ovatkin Apollo-ohjelman tärkein tieteellinen perintö.

USGS:n Dale Jackson oli äärimmäisen innoissaan Scottin ja Irwinin kenttätyön laadusta: "Did you see those guys today? They got up there on the side of that mountain and found that boulder and they sampled the soil around the rock, and then they knocked a piece off it, and then they rolled it over and got some of the soil underneath it. Why, they did everything but fuck that rock!" (Chaikin: A Man on the Moon, s. 421-422). Tähän hätään ei ole tarjolla tämän lohkareen näytenumeroita, pengotaan esiin ehkä joskus. Kuva: NASA / Apollo 15 / AS15-86-11558HR.

 

Kun ihmisen lähettämistä toisille taivaankappaleille mollataan kalliiksi,[2] vaaralliseksi[3] ja ylipäätään turhaksi touhuksi, unohdetaan tieteen lisäksi myös asian inhimillinen puoli. Halu nähdä ja omin aistein kokea, mitä seuraavan kukkulan takana on, on aina ajanut ihmiskuntaa eteenpäin. Vaikka NASA ja ESA kuinka yrittävät inhimillistää luotaimiaan ensimmäisessä persoonassa sirkuttavien Twitter-tilien avulla, on ihminen kuitenkin aina innostavampi, kiinnostavampi ja samaistuttavampi tarinankertoja kuin kylmä kokoelma virtapiirejä ja moottoreita.

Lukemattomat nuoret ovat hakeutuneet luonnontieteiden ja tekniikan aloille Apollo-ohjelman innoittamina. Tästä on hyötynyt koko ihmiskunta. On hankala kuvitella vaikuttavampaa perusfysiikan demonstraatiota kuin Dave Scott pudottamassa haukansulkaa ja kivivasaraa Kuun pölyiseen pintaan. Etenkin Yhdysvaltojen kaltaisessa hyvin eriarvoisessa yhteiskunnassa, jossa koulutus ei ole itsestäänselvyys, tällaisilla asioilla on oikeasti merkitystä.  Sivuuttaa ei sovi sitäkään, että miljoonat ihmiset ympäri maailman ovat ainakin hetkellisesti unohtaneet maalliset murheensa Apollo-ohjelman moninaisista tuloksista populaaritieteen ja viihteen muodossa nauttien.

Vaikka ihmisellä on kiistattomat ansionsa aurinkokuntamme kiinteiden kappaleiden paikan päällä tehtävässä tutkimuksessa, ei astronautteja toki kaikkialle kannata lähettää. Ihminen on parhaimmillaan geologisesti monimuotoisten maailmojen tutkijana. Tällaisia ovat esimerkiksi Kuu, Mars ja Saturnuksen kookkain kuu Titan. Jupiterin suuret kuut olisivat myös sopiva kohde kenttägeologeille, kunhan vihamielisen säteily-ympäristön kanssa jotenkin opitaan pärjäämään. Viime aikoina onnellisten luotainuutisten ansiosta paljon tapetilla ollut Venus olisi tietenkin geologiansa puolesta myös mitä kiehtovin ympäristö, mutta äärimmäiset paine- ja lämpötilaolosuhteet pitävät sen järkevän ihmistoiminnan ulkopuolella vielä erittäin pitkään.

Miehittämättömien luotainten ja mönkijöiden luontaisinta valtakuntaa ovat paitsi ihmisen kannalta turhan kaukaiset ja vihamieliset ympäristöt, myös liian pienet ja yksinkertaiset kappaleet. Ihminen on mikropainovoimassa aikamoisen kömpelö eläin, joten asteroideille ja komeetoille ei astronautteja kannattane ainakaan lähitulevaisuudessa lähettää. On myös hankala keksiä, kuinka ihminen olisi kustannustehokas tutkija primitiivisellä pienkappaleella, jonka geologinen kehitys päättyi jo pitkästi yli neljä miljardia vuotta sitten. Kauko-ohjatut ja osittain autonomiset alukset ilman ihmisten painolastia ovat tällaisissa tapauksissa aivan riittäviä niin kartoituksessa kuin näytteenotossakin.

Tutkimmepa aurinkokuntamme kappaleita suoraan tai välillisesti erilaisten luotainten avulla, kyse on kuitenkin ihmisen perimmäisten tarpeiden tyydyttämisestä. Kuten Dave Scott Hadley Delta -vuoren jylhissä maisemissa 50 vuotta sitten totesi:

”Man must explore. And this is exploration at its greatest.”[4]


*Yksi osoitus Scottin kiinnostuksesta geologiaa kohtaan on se, että hänen silloinen vaimonsa Lurton kävi Houstonin yliopiston järjestämällä geologian johdantokurssilla, jotta heillä olisi kotona jotain yhteistä puhuttavaa.

1Rehellisyyden nimissä on todettava, että vaikka raa’an voiman avulla kaira saatiin irti, myös syy kairan jumittumiseen oli luultavasti liiallinen voimankäyttö. Myöhemmillä lennoilla kairausta opeteltiin enemmän ja hommasta selvittiin hieman vähemmällä.

2Aina voi myös kysyä, onko noin 0,4 % bruttokansantuotteesta paljon. Tämä oli Apollo-ohjelman hinta huippuvuonna 1966. Ja tottakai nykyisinkin ihmisten avaruuteen lähettämiseen käytetyt rahat (tai edes pienen osan niistä) voisi käyttää luonnonsuojeluun, ilmastonmuutoksen hillitsemiseen ja siihen sopeutumiseen, tai vanhustenhoitoon. Mutta ei kai kukaan kuvittele, että niin oikeasti tehtäisiin?

3Gemini- ja Apollo-ohjelmien aikana kuoli seitsemän aktiiviastronauttia. Ted Freeman, Elliott See, Charlie Bassett ja C. C. Williams kuolivat enemmän tai vähemmän hölmöissä lento-onnettomuuksissa, Gus Grissom, Ed White ja Roger Chaffee puolestaan harjoituksen aikana syttyneessä tulipalossa laukaisualustalla. Tämä voi tuntua paljolta, mutta se oli enimmäkseen koelentäjätaustaisille astronauteille täysin hyväksyttävä riskitaso. Avaruudessa ei tähän päivään mennessä ole kuollut yksikään avaruuslentäjä, nousuissa ja laskuissa kylläkin.

4“Ihmisen täytyy tutkia. Ja tämä on tutkimusmatkailua parhaimmillaan.”


Tämä juttu ilmestyi ensin vähemmillä linkeillä ja kuvilla Ursan Kraatterin reunalta -blogissani.


Jälkikirjoitus tähän versioon: Kun itse tekstissä ei oikein ollut sopivaa kohtaa linkata professori Ian A. Crawfordin loistavaan artikkeliin Dispelling the Myth of Robotic Efficiency, niin tehdään se tässä. Se kannattaa kaikkien asiasta vähänkään kiinnostuneiden lukea, ja erityisesti suosittelen sitä miehitettyjä lentoja vihaaville meteorologi-insinööreille ja tähtitieteilijöille. Ja mainitaan vielä sekin, että Mielipiteet-sivulta löytyy aikoinaan Hesariin kirjoittamani samansisältöinen vuodatus.

Ei kommentteja:

Lähetä kommentti