Kiertoradoilla pyörivä avaruusromu aiheuttaa vaaraa uusille satelliiteille ja uhkaa avaruusmatkailua. Suomalaistutkijat ovat etsineet ongelmaan uusia ratkaisuja ja kehittäneet teknologioita, joiden avulla Suomi voi ponnahtaa jopa satelliittiteknologian edelläkävijäksi. Samalla synnytetään Suomen ensimmäistä tieteellistä avaruusohjelmaa.
Yli 60 vuoden aikana avaruuteen on ehditty lähettää jos jonkinmoisia kokeiluja, raketteja ja satelliitteja.
Harva näistä kuitenkaan palaa enää takaisin ilmakehään, mikä on aiheuttanut avaruuteen melkoisen roskaongelman.
Tälläkin hetkellä avaruudessa pyörii yli 5000 tonnia avaruusromua, eli esimerkiksi vanhoja satelliitteja ja kantoraketin vaiheita, törmäyksissä syntyneitä kappaleita, astronauttien pudottamia työkaluja ja avaruusalusten roskia.
– Tilanne on joidenkin kiertoratojen suhteen jo melko kriittinen. Tällä romumäärällä läheltä piti -tilanteita tapahtuu noin 19 000 kertaa viikossa. Niitä voidaan kuitenkin hallita niin, ettei satelliitteja menetetä jatkuvasti – tulevaisuudessa asia voi olla toisin, kuvailee Helsingin yliopiston professori ja Suomen Akatemian Kestävän avaruustieteen ja -tekniikan huippuyksikön jäsen Minna Palmroth.
Kahdenlainen avaruusromu riesana
Avaruusromu voidaan Palmrothin mukaan jakaa kahteen osaan: vanhaan, jo olemassaolevaan romuun, ja uuteen romuun, joka syntyy uusista lähetetyistä satelliiteista ajan kuluessa.
Näistä kahdesta on hänen mukaansa helpompaa keskittyä uuden romun torjumiseen.
– Kehitämme teknologiaa, joka toisi satelliitteja pois radalta niiden mission päätyttyä ja yrittäisi samalla pidentää satelliittien elinaikaa, Palmroth kertoo.
Yksi suurimmista sateliitin käyttöikään vaikuttavista tekijöistä on avaruuden säteily-ympäristö. Tämä valtavan vaihteleva säteily on tutkijoille yhä osittain mysteeri.
– Satelliittien kohdalla yritämme ratkaista sitä, kuinka niitä voisi suojata säteilyltä.
Säteilystä kolmenlaisia ongelmia
Avaruuden säteily-ympäristö voi tuhota parhaimmankin satelliitin ajan kuluessa jopa kolmella eri tavalla.
Säteily ikäännyttää satelliitteja ennenaikaisesti, mutta voi myös rikkoa koko instrumentin yksittäisen hiukkasen osuessa kriittiseen kohtaan. Yksi yleisimmistä säteilyn aiheuttamista ongelmista on kuitenkin satelliitin pinnalle ja sisälle keräytyvä varaus.
– Tämä varaus voi jonakin päivänä purkautua kuin salama ja hajottaa samalla esimerkiksi aurinkopaneeleja, Palmroth selittää.
Yksi huippuyksikön tutkimuskohteista onkin satelliitin säteilykestävyyden edistäminen.
Gramman maalihiukkanen voi aiheuttaa vakavia vaurioita
Satelliitteja eivät uhkaa ainoastaan avaruudesta tulevat asiat, vaan niiden kohtaloksi voivat myös koitua toiset satelliitit tai niiden osat.
– Avaruudessa koolla ei ole merkitystä. Jo pienikin gramman painoinen maalihiukkanen voi aiheuttaa vakavia vaurioita. Kymmensenttinen kappale taas katastrofaalista tuhoa, Palmroth kertoo.
Avaruudessa romun määrä on tärkeä tekijä, sillä mitä enemmän kiertoradoilla pyörii todella kovalla nopeudella liikkuvia romukappaleita, sitä enemmän ne aiheuttavat ongelmia toimintakuntoisille satelliiteille.
– Jos mitään ei tehdä, niin osa satelliittiradoista muuttuu käyttökelvottomiksi 50-100 vuoden aikajaksolla, toteaa Ilmatieteen laitoksen tutkimuspäällikkö Pekka Janhunen.
Zombisatelliitit uhkana
Yksi suurimmista uhista on Euroopan avaruusjärjestön ESA:n Envisat-satelliitti, joka kiertää vilkkaasti käytettyä satelliittirataa.
– Envisat on niin sanotusti zombi, eli siihen on menetetty yhteys ja se vain jatkaa radallaan pyörimistä. Jos Envisat sattuisi törmäämään yhteen radalla pyörivistä muista satelliiteista, ei tälle radalle voitaisi välttämättä enää koskaan laittaa satelliitteja, Palmroth kuvailee.
Suomessa on kuitenkin keksitty innovaatio, joka voisi mahdollisesti estää tämänkaltaisten zombisatelliittien vaellukset.
Suomalainen innovaatio voi vähentää avaruusromua
Ilmatieteen laitos kutsuu tätä innovaatiota plasmajarruksi. Se on pieniin satelliitteihin liitettävä pitkä ja ohut sähköisesti varattu metallilieka, joka roikkuu satelliitista alaspäin maapalloa kohti.
Sen tehtävänä on ikään kuin kyntää yläilmakehässä olevaa ionisoitunutta kaasua eli plasmaa, mikä taas hidastaa satelliitin pyörimisnopeutta.
– Kun satelliitti laukaistaan avaruuteen, laitetaan siihen kylkeen samalla plasmajarru. Se tuo missionsa päättäneen satelliitin lopulta alas ilmakehään, missä satelliitti syttyy palamaan, professori Palmroth kertoo.
Näin ollen uudet satelliitit eivät jäisi enää vaikuttamaan avaruuden romutilanteeseen. Tämä on Janhusen mukaan suuri edistysaskel avaruudessa leijailevan romumäärän pienentämiseen.
– Satellitteja ei juuri tuoda alas avaruudesta, joten tämä olisi erittäin suuri parannus nykytilanteeseen, hän kuvailee.
Suomi on kestävän avaruustutkimuksen edelläkävijä
Kestävän avaruustieteen ja -tekniikan huippuyksiköstä on tarkoitus tulla myös Suomen ensimmäinen tieteellinen avaruusohjelma.
Yksikkö lähettää avaruuteen kolme satelliittia selvittämään avaruusromuun ja säteily-ympäristöön liittyviä ongelmia, ja on näin ollen tekemässä maailmanlaajuisesti uraauurtavia tutkimuksia.
– Nyt voidaan jo sanoa, että Suomi on kestävän avaruustutkimuksen ja avaruustieteen edelläkävijä. Olemme ensimmäisiä maailmassa, eikä vastaavia innovaatioita ole kehitteillä muualla, Palmroth toteaa.