Tutkijat kehittävät uusia tapoja päästä eroon avaruusromusta

Suistosatelliittia kehitettiin Olamot-projektissa, jossa tutkittiin alle 10 senttimetriä pitkien avaruusromun kappaleiden turvallista poistamista. Näin pieniä kohteita ei pystytä aktiivisesti seuraamaan Maasta käsin. Niihin eivät tehoa muut kehitteillä olevat tekniikat, jotka ovat kaapparisatelliitit ja Maasta ammuttavat suuritehoiset laserpulssit.

Suistosatelliitti vietäisiin avaruusromun lähelle, sillä pieniä romunkappaleita voidaan havainnoida vain muutaman sadan kilometrin säteeltä. Suistosatelliitin tarkoitus on ampua romunkappaleita laserpulssilla, mikä suistaisi ne pois radaltaan jonnekin turvallisempaan suuntaan.

Olamot-projektista päävastuussa oli ranskalaisitalialainen avaruusteollisuusyhtiö Thales-Alenia-Space (TAS), joka toteutti projektin yhdessä Maanmittauslaitoksen Paikkatietokeskuksen (FGI) kanssa. Hankkeessa todettiin, että suistosatelliitin rakentaminen on teknisesti täysin mahdollista tunnetulla tekniikalla. Lisätyötä vaaditaan optimaalisen kokoonpanon suunnittelussa ja erityisesti avaruusromun havainnointi- ja tarkkamittaustekniikan kehittelyssä.

Romun poistaminen vaatii paljon suunnittelua

– Suurena haasteena on vielä, että kappaleiden rata ja ominaisuudet tulisi tuntea varsin tarkasti ennen laserilla ampumista. On osattava valita, mikä kappale on akuutein uhka, sekä mihin suuntaan ja millä voimalla sitä pitäisi töniä törmäystodennäköisyyden pienentämiseksi, kertoo tutkimuspäällikkö Jouni Peltoniemi Paikkatietokeskuksesta.

Väistö saadaan tehtyä jo pienelläkin liikkeellä, mutta sillä ei haluta aiheuttaa seuraava ongelmaa, kuten ohjata romua vahingossa jonkin toisen satelliitin radalle. Tilannetta mutkistaa, että maan vetovoiman lisäksi kappaleen rataan vaikuttaa kuun ja auringon vetovoima, auringon ja maan säteilyn paine, sekä ilmakehän vastus, joka saattaa heitellä kappaletta vaikeasti ennustettavasti satojakin metrejä kierroksella aurinkomyrskyjen aikana.

TAS:in vastuulla oli selvittää laserilta vaadittavaa kykyä ja satelliitin vaatimuksia. Paikkatietokeskuksessa tutkittiin valopaineen mallitusta ja vaikutusta erilaisiin avaruusromun sirpaleisiin. Tutkijat selvittivät, miten vaikutuksia voidaan mitata avaruudessa ja maasta käsin. Lisäksi he keksivät, miten ratamuutoksen suuntaa voidaan hienosäätää laserin polarisaatiota ja aallonpituutta hallitsemalla.

Paikkatietokeskuksen avaruusspektroskopian laboratoriossa Kirkkonummella mitattiin muutaman romuanalogin optiset ominaisuudet ja osoitettiin mallit niiltä osin hyvin toimiviksi.

– Avaruuteen on sijoitettu satoja miljardeja euroja, joten muutaman kymmenen miljoonan euron hintaisen koesatelliitin rakentaminen on ihan järkevä sijoitus, Peltoniemi arvioi.

Uhkana läpipääsemätön avaruusromuvyöhyke

Satelliittien varassa on tietoliikenne, navigointi, sääennustukset ja monet muut yhteiskunnan kriittiset infrastruktuurit. Pienet romunpalaset ovat kuin luoteja, jotka viuhuvat avaruudessa.

– Jo yksi paha törmäys voi aiheuttaa sellaisen törmäyksien ketjureaktion, joka sammuttaisi suuren osan yhteiskunnan infrastruktuuria. Siksi avaruuden suojelemiseksi tarvitaan kaikkia keinoja ja rohkeitakin yrityksiä, kertoo Peltoniemi.

Suurin osa romusta on onneksi navigaatiosatelliittien alapuolella, alle 1 000 kilometrissä Maasta, mutta törmäyksissä voi sinkoutua kappaleita ylemmäs. Avaruusromun lisääntyminen 500 ja 1 000 kilometrin välillä on kuitenkin huolestuttavaa. Jos sille ei tee mitään, romua on lähitulevaisuudessa niin paljon, ettemme enää pysty lähettämään uusia satelliitteja.

Lisätietoja

Vaarallinen avaruusromu siivotaan pois laserilla (17.3.2020)

Jouni I. Peltoniemi, Olli Wilkman, Maria Gritsevich, Markku Poutanen, Arttu Raja-Halli, Jyri Näränen, Tim Flohrer, Andrea Di Mira, Steering reflective space debris using polarised lasers, Advances in Space Research, 2021 

Olamot eli Orbital laser momentum transfer -projekti oli Euroopan avaruusjärjestö ESA:n rahoittama. Uutisessa ilmaistut mielipiteet ovat niiden esittäjien omia, eivätkä edusta ESA:n näkemyksiä.