Simulaatiossa kuusi miestä eli lähes 1,5 vuotta eristyksissä ulkomaailmasta. Kuva: Esa
Simulaatiossa kuusi miestä eli lähes 1,5 vuotta eristyksissä ulkomaailmasta. Kuva: Esa

Kuusi meistä sulkeutui kuvitteelliseen avaruusalukseen ja teki 520 päivän matkan Marsiin. Meno sujui hyvin, ja perillä tunnelma vielä nousi. Sitten iski lamaannus.

Raskas metalliovi avataan Venäjän tiedeakatemian Biolääketieteellisten ongelmien instituutissa. Sen takaa ilmestyy yksi kerrallaan kuusi kalpeaa miestä, varovasti ja ympärilleen pälyillen. He ovat olleet avaruusalusta jäljittelevissä säiliöissä tasan 520 päivää.

– Seitsemäntoista kuukauden eristyksen jälkeen tuntui tosi omituiselta seistä tilassa, jossa oli paljon ihmisiä ja näki kauemmaksi kuin parin metrin päähän, muistelee italialais-kolumbialainen insinööri Diego Urbina vuoden takaista Mars500-simulaation päättymistä.

– Kaikki näytti niin kirkkaalta! Ja ruusu, joka meille kaikille annettiin, tuoksui todella voimakkaasti, kuvailee puolestaan ranskalaisinsinööri Romain Charles.

– Olimme odottaneet ulospääsyä kiihkeästi, mutta juuri ennen oven aukenemista meitä alkoi jännittää. Puoliksi leikillämme ehdotimme toisillemme, että menisimmekin piiloon.

He eivät jänistäneet vaan astuivat mediahulinaan.

Tekniikka jo olemassa

Miehitetyn Marsin-lennon toteuttamisessa on vielä monia teknisiä ongelmia, mutta suurin osa niistä on helposti ratkaistavissa. Työntövoima, alusten luotettavuus, hapen ja ruoan saanti sekä suojaus avaruuden säteilyä vastaan – näihin kaikkiin on olemassa useitakin vaihtoehtoja.

Marsiin voitaisiin lentää jo nykytekniikallakin, mutta poliittisen tahdon puuttuessa tätä kallista ja monimutkaista hanketta viedään eteenpäin pienin askelin. Avaruusjärjestöjen suunnitelmissa Marsin-lento toteutuu joskus 2030-luvulla.

Jotkut ehdottavat kierrätystä: Kansainvälisen avaruusaseman pilkkomista vuosikymmenen päästä Mars-aluksen moduuleiksi. Idea on harkinnan arvoinen, sillä aseman uusin osa on jo nyt kuin pieni avaruusasema toiletteineen, ilmanpuhdistimineen, kuntolaitteineen ja suurine kupoli-ikkunoineen.

Rasittaa kehoa ja mieltä

Marsiin matkustamisessa suurin kysymysmerkki on ihminen itse – eikä meitä edes voi virittää kestävämmiksi tuotekehityksen avulla. Avaruuslentäjien lihakset ja luusto rapistuvat painottomuudessa liikunnasta ja lääkityksestä huolimatta. Marsonauttien pitäisi kuitenkin pystyä pitkän avaruusmatkan päätteeksi laskeutumaan Marsiin ja toimimaan siellä. Painottomuuden jälkeen se tuntuisi lyijynraskaalta, vaikka Marsin painovoima on vain kolmasosa kotoisasta.

Matka olisi raskas myös henkisesti. Olisi karua katsella, kun maapallo pienenisi valopisteeksi, ja tajuta, että paluu vie nopeimmillaankin kuukausia. Jos aluksessa ilmenisi vakava tekninen vika tai matkalla sattuisi onnettomuus tai sairauskohtaus, miehistö joutuisi selviämään omin nokkinensa. Kosminen merivartiosto ei tulisi apuun.

Elämä pienessä, suljetussa tilassa jatkuvan stressin alla samojen ihmisten kanssa kävisi hermoille. Riidat ryöpsähtelevät herkästi, kuten tiedetään sukellusveneistä ja Antarktiksen asemilta. Olot ovat varsin samankaltaiset kuin avaruusaluksissa.

Nahinoista kielivät myös tähänastiset kokeet. Vuonna 2000 tehdyssä ”lennossa” venäläiset kosmonautit innostuivat tappelemaan, ja toinen heistä lähenteli toistuvasti mukana ollutta kanadalaista naistutkijaa. Tapaus oli ikävä, mutta vielä surullisempaa oli sen selvittely kokeen lennonjohdossa ja tutkijapiireissä. Marsin-lento voi siis mennä pieleen myös avaruusaluksen ulkopuolella tapahtuvien kahnaus­ten vuoksi.

Aidoin koe ikinä

Kestäisikö miehistö planeettojenvälisen matkan koettelemukset? Entä miten pystytään varmistamaan, että kaikki puolentoista vuoden aikana tarvittavat tavarat, ruoka ja vaatteet ovat varmasti mukana? Mitä tuona aikana oikeasti tarvitaan? Vastauksia voidaan saada vain matkimalla matkantekoa niin tarkkaan kuin mahdollista.

Pitkiä avaruuslentoja on tutkittu niin idässä kuin lännessä, mutta venäläis-eurooppalainen Mars500 on ollut näistä kokeista toistaiseksi perusteellisin. Sitä varten Moskovan esikaupunkialueelle rakennettiin neljästä ilmatiiviisti suljetusta metallisäiliöstä koostuva ”avaruusalus”: keittiö, kuntosali, laboratorio, sairaalanurk­kaus, varastotilat, miehistön omat hytit sekä saniteettitilat, yhteensä 550 kuutiometriä. Malliin kuului myös ”laskeutuja” sekä Marsin pinnaksi sisustettu halli.

Toden tuntua kokeeseen toi myös tarkoituksella viivästetty tietoliikenne, joka vastasi jotakuinkin radiosignaalin kulkua Maan ja avaruusaluksen välillä. Oikean Marsin-lennon lisäksi tätä aidommin matkaa punaiselle planeetalle voitaisiin jäljitellä vain avaruuden painottomuudessa.

Luukku kiinni ja matkaan

Mars500 käynnistyi vuonna 2007 kaksiviikkoisella kokeella, jossa testattiin pääasiassa ”avaruusalusta”.

Sitä seurasi vuonna 2009 koe, joka kesti 105 vuorokautta. Kuusihenkinen miehistö eli tuon ajan aluksessa ja valmisteli tietä täysimittaiseen simulaatioon.

Keväällä 2010 valittiin kuusi uutta vapaaehtoista pitkällisten testien jälkeen. Euroopan avaruusjärjestön Esan edustajina kokeeseen otettiin 26-vuotias Diego Urbina sekä 31-vuotias Romain Charles.

Muun miehistön muodostivat venäläiset Suhrob Kamolov, Aleksei ’Saša’ Sitev ja Aleksandr Smolevski sekä kiinalainen Wang Yue. Varmuuden vuoksi marsonauttijoukko koottiin vain miehistä – tosin naisia ei monta ollut hakijoissakaan.

Miehet astuivat päättäväisinä koekammioonsa, ja luukku suljettiin 3. kesäkuuta 2010.

”Näkemiin Aurinko, näkemiin Maa, me lähdemme Marsiin!” Romain Charles kirjoitti ensimmäisessä viestissään eristyksestä.

Myös Diego Urbinan tervehdys huokui motivaatiota:

”Jotkin edessämme olevista kokeista ovat hauskoja ja osa pitkästyttäviä. Olen kuitenkin varma, että niitä voidaan hyödyntää, kun tulevaisuudessa lennämme Kuuta kauemmaksi avaruuteen.”

Elivät kuin astronautit

Kuusikko eli, oli ja työskenteli moduuleissaan jotakuinkin astronauttien tapaan. He tekivät toistasataa tieteellistä koetta sekä kaikkiaan noin tuhat erilaista psykologista testiä ja harjoittelivat kuntosalissaan pari tuntia joka päivä.

Vähitellen pyöreäposkiset olemukset muuttuivat soukemmiksi. Osasyy miesten hoikkenemiseen oli tarkkaan määritelty ruokavalio: jokainen suupala laskettiin, jotta ravinnon vaikutusta muun muassa elimistön suolatasapainoon voitiin mitata. Miehistöllä oli mukanaan samanlaisia annoksia kuin kansainvälisen avaruusaseman astronauteilla, minkä lisäksi he kasvattivat itse vihanneksia, kuten tulevaisuuden marsonautitkin tekevät.

Suihkussa miehet saivat käydä vain noin kerran viikossa, koska Marsin-lennolla joudutaan säästämään vettä. Sairaustapausten varalta aluksen varustukseen kuului lääkärin kenttäpaketti, ja kaksi miehistön jäsentä oli koulutukseltaan lääkäreitä.

Päivärytmi jakautui varsin tarkasti kolmeen osaan työn, vapaa-ajan ja levon välillä. Käytännössä työtehtäviä oli myös iltaisin ja viikonloppuisin. Kuten oikealla avaruuslennolla, ei tarkkaa rajaa vapaan ja työn välille voinut vetää, sillä miehistö oli koko ajan varuillaan ja joutui huolehtimaan aluksestaan jatkuvasti.

Lennonjohto myös järjesti silloin tällöin yllätyksiä, esimerkiksi sähkökatkoksen, mistä ei varoitettu etukäteen. Valot sammuivat, ilmanvaihto lakkasi toimimasta, ja miehistö joutui tarkkailemaan hengitysilmansa koostumusta samalla kun ratkoi, mistä ongelma johtui. Ilman sähköä hiilidioksidipitoisuus nousi vääjäämättä ja enteili happinaamareiden käyttöä tai evakuointia. Miehistö ei tiennyt paniikkitilanteen olleen harjoitus ennen kuin noin 22 tuntia jälkikäteen.

Mennessä hyvä tunnelma

Menomatka Marsiin oli täynnä toimintaa ja energiaa. Urbina ja Charles kirjoittivat kirjeitä, ottivat valokuvia ja lähettivät videotervehdyksiä. Etenkin Urbina osallistui ahkerasti sosiaaliseen mediaan lennonjohdossa työskennelleen yhteyshenkilön kautta.

Videoilla näkyy, kuinka miehet tekevät sekamehua täristimellä ja esittelevät virtsanäytteiden tallennusta; ulkopuolisin silmin matka Marsiin oli lähes hupia.

– Meillä ei ollut matkan aikana yhtään suurempaa konfliktia, Romain Charles vakuuttaa. – Päätimme heti alussa, että käsittelemme viivyttelemättä asiat, jotka toisissa ärsyttävät.

– Yksi sellainen oli puhuminen ruokapöydässä: jotkut halusivat syödä rauhassa, kun taas esimerkiksi minä halusin keskustella. Meistä ranskalaisista hiljaisuus päivällisellä on kiusallista. Ratkaisimme asian siten, että ne, jotka halusivat aterioida ääneti, söivät ensin, ja sitten, kun me muut söimme, he osallistuivat keskusteluun.

Diego Urbinan mukaan jaksamista edisti se, että rutiinien monotonisuus välillä rikottiin.

– Pidimme pieniä juhlia syntymäpäivinä ja miehistön kotimaiden juhlapäivinä. Joitain näistä, esimerkiksi halloweenia, valmistelimme pitkän aikaa etukäteen.

Erityisen vilkasta juhliminen oli joulun ja uudenvuoden aikaan, kun kuusikko vietti pyhiä eurooppalaisen, venäläisen ja kiinalaisen kalenterin mukaan.

Marsiin pääsy sykähdytti

Helmikuussa 2011 miehistö saapui vihdoin Punaiselle planeetalle. – Se oli matkan ehdoton kohokohta. Meistä tuntui kuin olisimme oikeasti Marsissa, Urbina kuvailee.

– Laskeutujan oven avaaminen toi joulun uudelleen, koska siellä oli paljon tavaraa, uutta ruokaa ja lahjoja meille. Hetki oli ikimuistoinen, Charles jatkaa.

Miehistö jakaantui kahtia. Saša Sitev, Diego Urbina ja Wang Yue kipusivat laskeutujaan ja valmistautuivat käymään Marsissa. Ilmalukkoon mennessään he pitivät hengityssuojaimia. Näin ei tehty pelkästään autenttisuuden vuoksi vaan siksi, että eristyksessä heidän vastustuskykynsä oli heikentynyt ja uusissa tiloissa saattoi esiintyä uusia bakteereita.

– Astuminen laskeutumisaluksesta Mars-halliin sykähdytti. Se oli suurin tila, jonka olin nähnyt kuukausiin. Katossa oli tähtimäisiä valoja, ja maaston punertava pinta oli kerta kaikkiaan upea. Jos minun pitäisi valita paras hetki koko lennon ajalta, niin se olisi ensimmäisen marskävelyni alku, Urbina sanoo.

Marsiin sonnustauduttiin Orlan-avaruuspukuihin.

– Painottomuudessa niiden sisällä leijutaan, mutta meidän päällämme ne olivat kuin ylisuuret, painavat haarniskat. Kömpelöitä pitää ja hankalia kävellä, Urbina kertoo.

Lennonjohtajat pyysivät jotakuta miehistä kaatumaan, sillä he halusivat tietää, kuinka hankalaa avaruuspuvussa on nousta ylös.

– Arvoimme, kuka kaatuu, ja valinta osui minuun, Urbina sanoo. – Vedin henkeä, heittäydyin eteenpäin ja kolahdin maahan. Että se sattui! Jos sinut lykättäisiin jääkaappiin ja pudotettaisiin rappuset alas, niin se tuntuisi todennäköisesti samanlaiselta. Saša tuli onneksi auttamaan, ja pääsin heti takaisin jaloilleni.

Kokonaisuutena marskävely oli kuitenkin suunniteltu siten, että miehet saattoivat istua suuren osan ajasta. Tätä varten halliin oli kannettu kaksi taitettavaa tuolia. Lisäksi siellä oli pieni kulkija, jota miehet saivat väliin ajaa.

Marsin-kävijät tekivät myös tutkimusta. Heillä oli mukanaan välineitä, joilla pystyi poimimaan näytteitä marsperästä, ja työkaluja, joilla he simuloivat aluksensa huoltotöitä.

Paluu kesti ikuisuuden

Marsin-visiitin jälkeen oli edessä pitkä paluu takaisin Maahan. Oletusten mukaisesti se oli miehille vaikeaa. Kun kohokohta oli ohitse, ei ollut muuta tekemistä kuin kokeen lopun odottaminen. Ulkomaailman kiinnostus väheni, eikä miehiä kiinnostanut ulkomaailma. Blogikirjoitukset ja videot kävivät harvemmiksi – ja loppuivat pian lähes kokonaan.

Kesäkuun alussa, kun koe oli kestänyt täsmälleen vuoden, miehistö mietti vakavasti, mihin oikein oli ryhtynyt.

– En ollut enää lainkaan varma, oliko koe ollut hyvä ajatus, Romain Charles tunnustaa. – Tajusin, mistä kaikesta olin jäänyt paitsi kokonaisen vuoden ajan.

Mars500:n rankimmat hetket koettiin elokuussa, kun miehistön jäsenten omat ystävätkin olivat lomailemassa eikä heiltä tullut viestejä.

– Tuntui siltä, että meidät oli unohdettu kokonaan, Charles jatkaa. – Sama ruoka alkoi tökkiä, kaipasin aurinkoa ja ystäviäni. Aika suorastaan mateli eteenpäin.

Paras tapa torjua masennusta oli Charlesin mukaan pitää itsensä toimeliaana.

– Koetimme puuhata kaikenlaista. Itse kuntoilinkin enemmän kuin oli määrätty.

– Kukaan meistä ei kuitenkaan missään vaiheessa vakavasti harkinnut kokeen keskeyttämistä, Diego Urbina vakuuttaa.

– Meistä oli muovautunut tiimi, enkä olisi voinut jättää muita sinne ilman minua. Tuimme toisiamme ja pääsimme masentavimman ajan ylitse. Sitten Maa alkoi olla lähempänä kuin Mars, ja ystävämmekin palasivat lomilta, joten loppu sujui jo helpommin.

Tietoa kertyi valtavasti

Vapaudessa kuusikkoa seurattiin tarkasti noin puolen vuoden ajan. Miehet toistivat kaikki ennen koetta läpikäymänsä lääketieteelliset kokeet. Näin lääkärit saivat selville, mikä oli muuttunut eristyksen aikana. Myös Mars-aluksen moduulit käytiin tarkasti läpi, niistä otettiin mikrobiologisia näytteitä, ja tavarat inventoitiin.

– Kaikkein merkittävin tulos oli selvä jo silloin, kun ovi avattiin, sanoo Esan biotieteellisen tutkimuksen johtaja Patrik Sundblad, joka toimi Mars500:n vastuuhenkilönä.

– Se oli tieto, että koe onnistui. Onnistuimme miesten valinnassa, yksikään osanottaja ei keskeyttänyt, lennonjohto toimi hyvin, ja kokeeseen osallistuneet organisaatiot tekivät saumatonta yhteistyötä.

Miehistön fysiologiasta ja psykologisesta tilasta kokeen aikana saatiin valtavasti tietoa, sillä kokeissa seurattiin heidän aivojaan, veriarvojaan, hormonitasapainoaan ja lihasten ja luuston kuntoa. Tärkein tieto tässäkin on se, että mitään huolestuttavaa ei tapahtunut.

Uusinta avaruudessa

Nyt ajatuksena on toistaa täysimittainen simulaatio avaruudessa, Kansainvälisellä avaruusasemalla. Tätä nykyä sen miehistöt viettävät avaruudessa vain puolisen vuotta kerrallaan.

Pisin yhtämittainen avaruuslento on 438 vuorokautta kestänyt Valeri Poljakovin oleskelu Mir-asemalla vuosina 1994–1995, mutta sekin on lyhyempi kuin Marsin-lento.

Täydellisessä simulaatiossa avaruusaseman ikkunat peitettäisiin ainakin siten, ettei Maa näkyisi, ja tietoyhteyksissä olisi oikean lennon kaltainen viive. Rahtialukset eivät myöskään vierailisi asemalla, joten sinne pitäisi viedä ruokaa ja tarvikkeita samaan tapaan kuin alukseen ennen oikeaa lentoa.

Päätöstä kokeen suorittamisesta ei vielä ole, mutta etenkin venäläiset ovat puhuneet voimakkaasti sen puolesta.

Lokakuussa avaruusasemayhteistyö­hön osallistuvat maat päättivät aloittaa vuoden pituiset oleskelut avaruudessa vuonna 2015. Se on vielä kaukana nyt toteutetun kokeen uusinnasta avaruudessa, mutta kuitenkin askel siihen suuntaan. Marsin-lennon puolikkaista tulee pian rutiinia.

Mars500:n eurooppalaiskaksikko katsoo ainakin oman urakkansa olleen vaivan väärti.

– Kyllä, ehdottomasti, sanoo Diego hetkeäkään epäröimättä. – En ole kuitenkaan varma, haluaisinko tehdä saman uudelleen.

Jari Mäkinen on vapaa avaruus- ja tiedetoimittaja ja Tiede-lehden vakituinen avustaja. 

Julkaistu Tiede-lehdessä 12/2012

 

Koko lento Storify-palvelussa.

 

Miksi juuri Mars?

Mars on naapuriplaneettamme, joka muistuttaa monessa suhteessa Maata. Monet Marsin maisemat voisivat olla täältä, ja olotkin ovat siellä kaikista aurinkokunnan kohteista lähinnä omiamme. Siksi se on ilmeinen tavoite ihmiskunnalle ja ensimmäinen vieras planeetta, jolle ihminen laskee jalkansa. Kenties se on tuleva kotimmekin.

Mars500-kokeen miehistö

Diego Urbina, 29, insinööri, Italia, Romain Charles, 33, insinööri, Ranska, Yue Wang, 29, astronauttikouluttaja, Kiina, Aleksei Sergevits Sitev, 40, laivanrakennusinsinööri, Venäjä, Aleksandr Egorovits Smolevski, 34, sotilaslääkäri, Venäjä, Suhrob Rustamovits Kamolov, 39, lääkäri, Venäjä, miehistön komentaja.
 

Simulaationa Marsiin

18.5.2010 Kuusihenkinen miehistö julkistettiin.

3.6. Miehistö astui alukseen, joka lähti avaruusasemalle.

15.6. Alus irtaantui avaruusasemasta ja aloitti matkan kohti Marsia.

1.2.2011 Alus asettui Marsin kiertoradalle, telakoitui siellä odottaneeseen laskeutujaan, ja ovi laskeutujaan avattiin.

8.2. Rahdin siirtäminen laskeutujasta alukseen päättyi, Marsiin lähtevä miehistö siirtyi laskeutujaan, ja sen ovi suljettiin.

12.2. Laskeutuja irtaantui aluksesta ja laskeutui Marsin pinnalle.

14.2. Diego Urbina ja Aleksandr Smolevski tekivät ensimmäisen marskävelyn.

18.2. Aleksandr Smolevski ja Wang Yue tekivät toisen marskävelyn.

22.2. Diego Urbina ja Aleksandr Smolevski tekivät viimeisen marskävelyn.

23.2. Laskeutuja nousi Marsin kierto-radalle, miehistön karanteeni alkoi.

24.2. Laskeutuja telakoitui alukseen.

26.2. Marsiin laskeutuneen miehistön karanteeni päättyi.2

7.2. Luukku laskeutujan ja aluksen välillä avattiin, Marsin-kävijät palasivat alukseen, ja sinne siirrettiin myös laskeutujaan viedyt tavarat.

28.2. Kaikki ylimääräinen tavara ja roska siirrettiin aluksesta laskeutujaan.

1.3. Luukku laskeutujaan suljettiin ja laskeutuja irrotettiin.

2.3. Paluu Maahan alkoi.

15.9. Keinotekoinen viive aluksen ja lennonjohdon välillä lakkautettiin, suora puheyhteys mahdollistui.

13.10. Alus siirtyi planeettojenväliseltä lentoradalta Maan läheisyyteen.

4.11. Alus laskeutui Maahan, luukku ulkomaailmaan avattiin.

 

Miten olisi pelkkä meno? 

Halukkaita haetaan jo. Ensimmäinen lähtö olisi 2022.

Hollantilainen Mars One -hanke kaavailee miehitetystä Marsin-lennosta Big Brotherin kaltaista tosi-tv-ohjelmaa. Suunnitelman mukaan ensimmäiset neljä astronauttia lähtisivät matkaan syksyllä 2022, ja siitä eteenpäin pioneereja seuraisi neljä uutta lentäjää joka toinen vuosi. 2033 Marsissa asuisi siis yli 20 ihmistä.

Vaikka tarjolla on vain yksisuuntainen lento, hankkeen vetäjien mukaan matkalle on jo nyt ilmoittautunut halukkaita niin paljon, että sopivan miehistön valitsemiseksi täytyy järjestää erityinen koe. Se suoritetaan – tietysti – tv-ohjelmassa, jota voi katsoa reaaliajassa.

Kunnianhimoisen aikataulun mukaan ensi vuonna johonkin autiomaahan rakennetaan suunnitellun Mars-aseman mallikappale, jossa ehdokkaat saavat todistaa olevansa kykeneviä matkaan ja testata laitteita, joiden on tarkoitus pitää heidät hengissä Marsissa.

Mukana hankkeessa ovat muun muassa Space-X ja Surrey Satellite Technology -yhtiö. Rahtilennot avaruusasemalle juuri aloittanut Space-X tekisi raketit ja alukset, Surrey rakentaisi tietoliikennesatelliitin, joka välittäisi siirtokunnasta ohjelmaa Maahan. Tämä ensimmäinen planetaarinen tv-satelliitti on määrä lähettää Marsin kiertoradalle 2016.

Samaan aikaan lähtisi matkaan ensimmäisen rahtia kuljettava laskeutuja. Itse siirtokunnan rakentaisivat robotit vuosina 2018–2021.

Voisiko hanke onnistua? Kenties. Jos edes osa viihdeteollisuuden rahavirroista saataisiin Marsin-lentoon, hankkeella ei olisi talousongelmia. Eettisesti hanketta voi pitää kyseenalaisena, mutta eivät Amerikan- tai Australian-siirtolaisetkaan suunnitelleet tulevansa takaisin. He lähtivät asuttamaan uutta maanosaa.

Venäjän MM-kisojen virallinen ottelupallo on Telstar18. Adidas on valmistanut kisapallot vuodesta 1970. Kuva: Wikimedia Commons

Tulevaisuuden huippufutarin peliasuun kuuluu älysiruja ja antureita, jotka rekisteröivät joka liikkeen, ja älypallo raportoi maalit ilman tuomaria.

Mistä tulevaisuudessa keskustellaan, jos jalkapallo-ottelun tuomitsemisestakin poistetaan inhimilliset erehdykset? miettii moni penkkiurheilijaveteraani. Viime vuonna kansainvälinen jalkapalloliitto Fifa nimittäin hämmästytti maailmaa ryhtymällä kokeilemaan älysirutekniikkaa tuomitsemisen apuna.

Teknisen avun mahdollisuus ei ole uusi asia mutta valmius sen hyväksymiseen on.

Aiemmin tuomarin näköaistin avittamiseen on suhtauduttu nihkeästi. Kun televisiokamerat ilmestyivät kentän laidalle 1950-luvulla, tulivat pian myös nauhoitetut ja hidastetut otokset. Äkkiä kävi mahdolliseksi tutkia rauhassa, menikö pallo todella maaliin ja tuomitsiko tuomari oikein. Fifa reagoi päättämällä, että nauhoitukset jätetään huomiotta. Tuomarin sana on laki, näkyi filmillä mitä tahansa.

Yksi seuraus päätöksestä on ollut ikuinen kiista siitä, oliko Englannin joukkueen hyökkääjän Geoff Hurstin kolmas maali MM-finaalin jatkoajalla vuonna 1966 oikea maali vai ei. Hurstin laukaus osui poikkipuuhun ja kimposi alas, mutta minne? Tuomari, joka näki tilanteen heikosti, päätti, että pallo oli maalissa, mutta moni on tuomiosta edelleen eri mieltä.

Nyt linja on muuttumassa jalkapallomaailmassa. Testattavassa seurantajärjestelmässä pallo ilmoittaa sijaintinsa tietojärjestelmään. Tuomari kantaa ranteessaan älyrengasta, joka piippaa, kun tulee maali.

Paikannusanturit palloon ja sääriin

Jalkapallon seurantalaitteisto on kehitetty saksalaisessa tutkimuslaitoksessa Fraunhofer-instituutissa, ja sen on valmistanut saksalainen yritys Cairos Technologies AG. Saksalaiset toivoivat, että älypalloa olisi potkittu jo tämän kesän ottelussa. Näin MM-kisojen isäntämaa olisi päässyt esittelemään tekniikkaansa oikein leveällä rintamalla.

Kehitystyö osoittautui kuitenkin odotettua työläämmäksi ja hitaammaksi. Fifa testasi älypalloa nuoriso-otteluissa viime syksynä. Seurantajärjestelmä havaitsikin kaikki maalit 32 ottelun sarjassa. Valitettavasti tietokone kirjasi maaleiksi myös joitakin ohi menneitä laukauksia. Siksi Fifa heitti älypallon takaisin insinööreille luotettavuuden parantamista varten.

Ensimmäinen yritys oli ehkä hiukan ahne. Heti alussa yritettiin luoda laitteisto, joka kerää valtavasti tietoa.

Cairoksen seurantajärjestelmässä pallon mikrosiru lähettää 2 000 kertaa sekunnissa paikannustietoja antenneihin, jotka sijaitsevat kentän laidalla. Yhtiön mukaan pallon sijainti pystytään määrittämään puolentoista sentin tarkkuudella. Mahdollista on mitata myös pallon nopeus, kiihtyvyys, lämpötila ja paine.

Myös pelaajalla on älysiru kumpaankin säärisuojukseen piilotettuna. Älysiru kertoo hänen sijaintinsa, nopeutensa ja kiihtyvyytensä. Hänen potkaistessaan palloa pystytään mittaamaan laukaisun nopeus. Mittaustuloksista saadaan selville myös askeltiheys ja askelten pituus.

Kilpailijat ovat huomanneet Cairoksen hankkeen vaikeudet. Tanskassa Goalref-niminen yritys on kehittänyt seurantalaitteistoa, joka toteaa vain maalit. Tanskalaiset toivovat näin pääsevänsä suurempaan luotettavuuteen.

Älysirutekniikka ottaa ensi askeliaan, mutta suunta on selvä ja heijastaa tekniikan yleistä kehitystä. Sirut ja sensorit tulevat kaikkialle, ja esineet ja ihmiset muuttuvat tietoverkkojen silmuiksi. 

Värinätyynyillä vinkkejä lihaksille

Vielä villimpää on odotettavissa hieman kaukaisemmassa tulevaisuudessa. Ensin tekniikka seuraa pelaajaa etäältä mutta sitten alkaa myös kulkea hänen mukanaan. Taustalla on nouseva tieteenhaara haptiikka, joka tutkii viestin lähettämistä ja vastaanottamista kosketuksen avulla.

Haptiikan tutkija Hendrik-Jan van Veen hollantilaisesta tutkimuslaitoksesta TNO:sta, joka vastaa Suomen VTT:tä, on työtovereineen ideoinut opastavaa peliasua. Urheilijoiden vaatteisiin upotetaan sensoreita, joka mittaavat lihasten toimintaa. Tietokone käsittelee mittaustulokset ja antaa palautetta kosketuksen avulla. Pienet värähtelevät tyynyt kertovat urheilijalle, mitä lihaksia hänen pitäisi käyttää enemmän. Värinä nilkassa voi viestittää, että nyt vauhtia kinttuihin.

Toistaiseksi tekniikkaa ovat testanneet melojat laboratoriossa, mutta tutkijat suunnittelevat asuja myös jalkapallovalmennusta varten.

On helppo kuvitella, miten monipuolisia mahdollisuuksia haptiikka avaa jalkapallossa. Miksei värisijän voi upottaa vaikka pelihousuihin, jolloin haluttaessa saataisiin myös katsojien ja pelaajien välille uudenlaista viestintää. Kannustushuutojen lisäksi suosikkipelaajille voi tulevaisuudessa antaa hellän etäpotkun takapuoleen: Älkää nukkuko! Tsemppiä!

Kun haptiikkaan yhdistetään älykkäät sensoriverkot, syntyy jotain vielä mielikuvituksellisempaa. Joskus verkko pystyy laskemaan optimaalisia syöttöketjuja, ja haptinen värisijä viestittää, mihin suuntaan pitää potkaista. Silloin pelaajilla on jaloissaan todelliset taikakengät.

Video mullisti pelianalyysin

Älysirut ovat vasta tulossa, mutta jalkapallo on teknistynyt ja tieteellistynyt paljon aikaisemmin.

Valmennuksessa video otettiin käyttöön heti, kun kamerat kehittyivät tarpeeksi pieniksi, eli 1970- ja 1980-luvun vaihteessa. Sitä ennen valmentajat ja heidän apulaisensa olivat tarkkailleet peliä kentän laidalta ja tehneet muistiinpanoja kynällä ja paperilla.

Kun kameraan yhdistettiin tietokone, kuvamateriaalista pystyttiin jalostamaan kaikkea mahdollista tietoa kentän tapahtumista. Pelaajat ja valmentaja saattoivat nyt katsoa kuvaruudulta, mitä pelissä todella oli tapahtunut. Pallon ja pelaajien liikkeet, syötöt, laukaisut, haltuunotot ja muut tapahtumat voitiin kirjata tarkasti ja objektiivisesti. Syntyi uusi tieteenhaara, pelianalyysi.

Pelaajan vointia voi valvoa yötä päivää

Mikä sitten on ollut pelianalyysin ja muun jalkapallotutkimuksen arvokkainta antia? Vastaus voi ensi alkuun tuntua yllättävältä.

– Yksilöllisyyden vahvistuminen on ollut tärkein kehitystrendi valmennuksessa ainakin jo 1990-luvulta asti, sanoo biomekaniikan dosentti, ”jalkapalloprofessori” Pekka Luhtanen, joka työskentelee Kilpa- ja huippu-urheilun tutkimuskeskuksessa Kihussa. Luhtanen on tutkinut Suomessa jalkapalloa ehkä syvällisemmin kuin kukaan muu ja on kansainvälisesti tunnettu pelianalyysin kehittäjä.

Miten niin yksilöllisyys? Jalkapalloahan esitellään malliesimerkkinä tiimityöstä. Tarkemmin katsottuna ristiriitaa ei kuitenkaan ole. Mitä taitavammin jokainen pelaaja hoitaa oman tehtävänsä, sitä hienompaan kokonaistulokseen päästään. Joukkue on sitä parempi, mitä onnistuneemmin osataan sijoittaa oikeat pelaajat oikeille paikoille.

Tekniikka on mahdollistanut entistä paljon yksilöllisemmän valmennuksen. Videolta valmentaja voi tutkia esimerkiksi askelten pituuksia ja tiheyksiä, hetkellisiä asentoja ja nivelten liikelaajuuksia.

Sykemittarilla, joka tuli samoihin aikoihin kuin video eli 1980-luvun alussa, pystytään seuraamaan kuormitusta ja voimavarojen palautumista vaikka vuorokauden läpi.

Mittausten ansiosta pelaaja saa valtavan määrän tietoa itsestään. Vähitellen hän oppii kuuntelemaan kehonsa signaaleja, jolloin laitteita tarvitaan vähemmän. Tekniikka osaltaan auttaa häntä kehittymään ”24 tunnin pelaajaksi”, jota myös lepo, palautuminen ja vapaa-aika auttavat pääsemään parhaaseen mahdolliseen suoritukseen.

Vahvoissa seuroissa, kuten Ajaxissa, valmennus on yksilöllistetty pitkälle. Eri ikäluokkia ja pelin osa-alueita varten on erikoistuneita valmentajiaan. Pelaajat harjoittelevat hyvinkin pienissä ryhmissä.

Pelaajat ovat sekä fyysisesti että psyykkisesti erilaisia. Jotkut ovat perusluonteeltaan hyökkääviä, toiset puolustavia, kolmannet rakentavia. Tarkka tieto pelaajien yksilöllisistä ominaisuuksista auttaa sijoittamaan heidät sopivimmille pelipaikoille. 

Joskus kielteinen tunne onkin hyväksi

Pelaajien fyysisen kunnon ja pelitekniikan lisäksi valmentajien pitää virittää heidän mieltään. Fyysisesti tasavahvojen ja älyllisesti yhtä taitavien joukkueiden ottelussa tuloksen ratkaisevat tunteet. 

Liikuntatieteiden tohtori Pasi Syrjä Jyväskylän yliopistosta on tutkinut, miten huippujalkapalloilijan tunteet vaikuttavat hänen pelituloksiinsa. Tulokset rikkovat tavanomaisia myyttejä.

Olemme tottuneet pitämään itsestään selvänä, että urheilussa ja muuallakin myönteiset tunteet parantavat suoritusta ja kielteiset vahingoittavat. ”Ajattele positiivisesti”, neuvovat konsultitkin.

Tutkijat ajattelivat samalla tavoin aina 1990-luvulle saakka. Tunteiden tutkimus lähti liikkeelle sotilaspsykologiasta. Psykologit tutkivat toisen maailmansodan aikana sotilaan ahdistusta taistelukentällä. Ahdistusta totuttiin pitämään häiriönä ja yksinomaan kielteisenä tunteena.

Uudempi tutkimus on osoittanut, että myös kielteiset tunteet voivat olla hyödyllisiä ja myönteiset haitallisia. Kielteinen ja epämiellyttävä tunne on joskus tehokas ja stimuloiva. Myönteinen tunne voi olla myös lamaannuttava.

Joitakin auttaa jopa pelokkuus

Syrjän väitöskirjatutkimuksessa pelaajat kuvasivat tunteitaan useilla kymmenillä adjektiiveilla.

Tuskin on yllättävää, että ”latautunut”, ”motivoitunut” tai ”sähäkkä” tunne yhdistyi onnistumisen kokemukseen. Yhtä odotettavissa on, että jos on "väsynyt", "haluton" tai "veltto" olo, tuloksia syntyy huonosti.

Mielenkiintoista sen sijaan on, että löytyi positiivisia mutta haitallisia tunteita. Vahingollisia positiivisia tunteita pelaajat luonnehtivat useimmiten sanoilla "huoleton", "tyytyväinen" ja "tyyni".

Kielteisiä mutta hyödyllisiä tunteita kuvasivat esimerkiksi adjektiivit "jännittynyt", "tyytymätön" ja "hyökkäävä".

Mutta tässä ei ollut vielä kaikki. Hyödyllisten ja haitallisten tunteiden valikoima vaihteli pelaajasta pelaajaan. Esimerkiksi "huoleton" tunne vaikuttaa moniin pelaajiin haitallisesti mutta joihinkin myönteisesti. "Pelokas" tunne on useimmille haitaksi mutta joillekin hyödyksi.

Tieto omasta tunneprofiilista auttaa pelaajaa vahvistamaan juuri niitä tunteita, jotka auttavat häntä saavuttamaan parhaat tulokset. Näin valmentaja pystyy yksilöllistämään valmennusta myös tunnepuolella.

Kalevi Rantanen on teknistä luovuutta tutkiva diplomi-insinööri, tietokirjoittaja ja Tiede-lehden vakituinen avustaja.

Julkaistu Tiede-lehdessä 4/2006

Jalkapallon pieni historia

1863 yksitoista englantilaista seuraa sopivat jalkapallon säännöistä.

1800-luvun loppupuoliskolla tasaisen pyöreä kumikalvo alkaa korvata epäsäännöllisen muotoisen sianrakon jalkapalloissa. Pallon lujittamiseksi uloin kerros ommellaan nahasta. Jalkapallokengät ovat nilkkapituisia ja nappulat metallisia.

1904 perustetaan Kansainvälinen jalkapalloliitto Fifa.

1909 kenkien metallinappulat kielletään vaarallisina ja siirrytään nahkaisiin.

1920-luvulla kehitetään ruuvattavat, vaihdettavat nappulat.

1930 ensimmäiset MM-kisat järjestetään Uruguayssa.

1954 MM-kisat televisioidaan ensimmäisen kerran. Fifa päättää, ettei nauhoituksia käytetä tuomareiden apuna.

1962 tanskalainen Select Sport esittelee 32:sta kuusikulmiosta ommellun pallon. Vuosikymmenen edetessä siirrytään mataliin, ketteriin kenkiin ja kehitetään ensimmäiset täysin synteettiset pallot.

1970 saksalainen Adidas valmistaa ensimmäisen Telstar-kisapallon. Se saa nimensä 1960-luvun Telstar-satelliitista.

1980-luvulla synteettiset pallot syrjäyttävät nahkaiset pallot. Kenkiä parannellaan biomekaanisten mittausten turvin. Valmennuksessa otetaan käyttöön videointiin perustuva pelianalyysi ja sykemittariseuranta.

1990-luvulla palloihin aletaan lisätä polymeerivaahdoista valmistettu sisäkerros, joka nopeuttaa pomppua ja parantaa vesitiiviyttä.

1991 pelataan ensimmäinen MM-ottelu naisten jalkapallossa.

2000-luvulla uudet polymeerimateriaalit vahvistavat ja keventävät kenkiä.

2005 Fifa testaa sijaintinsa ilmoittavaa älypalloa nuorten turnauksessa Perussa. Tekniikka lähetetään jatkokehittelyyn.

2012 Maaliviivakamerat seuraavat maalin syntyä MM-kisoissa Brasiliassa.

2017 Fifa testaa videotuomarointia, Video Assistant Referee -järjestelmää, MM-kisojen esiturnauksessa Confederations Cupissa Venäjällä.

2018 Videotuomarointi, lyhyesti Var, otetaan käyttöön MM-kisoissa Venäjällä. Seurantakamerat paikantavat pelaajat kentällä. Katsomosta saa erityissovelluksella yhteyden vaihtopenkille, ja virallinen kisapallo tarjoaa omistajalleen nfc-sirun välityksellä oheispalveluja.

Aikajana päivitetty 13.6.2018

Keskiaika toi viinamarjat, perunat ja plomut.

Kesäkuumalla tekee mieli syödä mehukkaita hedelmiä. Globaalien markkinoiden ansiosta niitä on nykyään tarjolla ympäri vuoden, mutta kesäntuoreina ne maistuvat aivan erikoisen hyviltä.

Suomessa ei kasva yhtään kotoperäistä hedelmälajia. Kaikki ovat alkuaan muualta tuotuja.

Vanhimmasta päästä on omena, jonka nimityksellä on vastine muutamissa lähisukukielissä. Sanaa on arveltu vanhaksi iranilaiseksi lainaksi, mutta sen esihistorialliset kulkureitit ovat hämärän peitossa. Vanhoina aikoina kauppaa käytiin etenkin ylellisyystuotteilla, koska jokapäiväisessä elämässä tarvittavat perushyödykkeet tuotettiin itse.

Keskiajan Turun arkeologisissa kaivauksissa on löydetty viinirypäleiden ja viikunoiden jäänteitä, ja ilmeisesti myös niihin viittaavat sanat ovat olleet kaupunkilaisille tuttuja. Muualla Suomessa fiikunat ja viinamarjat opittiin tuntemaan viimeistään 1500-luvun puolimaissa, kun Mikael Agricola kertoi niistä suomenkielisissä teoksissaan.

Viini oli tärkeä tuontituote jo keskiajalla, ja siitä käytettiin vanhaa germaanista lainanimitystä viina 1800-luvun alkuun asti. Viikunan alkujuuret ovat latinassa, jossa ficus tarkoittaa sekä viikunahedelmää että viikunapuuta.

Agricola mainitsee myös perunan, jolla hän tarkoittaa päärynää, latinaksi pirum. Niitä kasvatettiin hänen aikanaan jo Suomenlahden eteläpuolella. Päärynä-sana on kuitenkin lainattu ruotsista, jossa latinan sanaa on muokattu omaan kieleen sopivaksi ottamalla mallia marjaa tarkoittavasta bär-sanasta.

Luumutkin olivat Itämeren alueen vanhaa kauppatavaraa, ja niitä saatettiin jopa viljellä Naantalin luostarissa 1400-luvulla. Luumu-sana on tullut ruotsista, ensi alkuun asussa plomu tai plumo.

Murteissa ja vanhassa kirjakielessä luumuja on nimitetty myös väskynäksi. Se on lainaa varhaisuusruotsin sanasta swetzkon, joka puolestaan perustuu uusyläsaksan sanaan Zwetschge. Se on alkuaan mukaeltu loppuosa latinan sanasta damascena ja kertoo, että luumut tulivat alun perin Damaskoksen suunnalta.

Tavallisten suomalaisten ruokavalioon metsämarjat ovat kuuluneet esihistoriallisista ajoista lähtien, mutta tuoreiden tuontihedelmien syöntiä on alettu opetella vasta 1800-loppupuolella. Sanomalehti Suometar raportoi huhtikuussa 1856, kuinka kauppalaiva täynnä ”appelsiinia, sitronia ja mandelia” oli saapunut Tallinnan satamaan. Muutaman vuoden kuluttua sama onni kohtasi myös helsinkiläisiä.

Kaisa Häkkinen on suomen kielen emeritaprofessori Turun yliopistossa.

Julkaistu Tiede-lehdessä 7/2018