Uhkaavan avaruusromun havainnointiin kehitetään keinoa Maanmittauslaitoksessa – hämähäkeistä yllättävää apua tutkijoille

Maan kiertoradalla alkaa olla jo ahdasta. Maata kiertävät satelliitit tuottavat meille paikkatietoa, tekevät navigoinnin mahdolliseksi sekä tuottavat jatkuvaa tietoa sääilmiöistä ja turvallisuudesta. Satelliitit ovat kuitenkin jatkuvassa vaarassa törmätä kiertoradalla kiitävään avaruusromuun. Yli 10 cm:n kokoisia kappaleita on laskettu olevan yli 34 000 ja yli 1 mm:n kokoista romua jopa 330 miljoonaa kappaletta. Jo pienikin 1 mm:n kokoinen romun hiukkanen voi iskeytyessään tehdä satelliitin toimintakyvyttömäksi. Avaruusromun määrä kasvaa jatkuvasti, ja siinä piilee myös riski ketjureaktiolle, jonka seurauksena syntyvä avaruusromu estäisi kaikkien satelliittien toiminnan lopullisesti.

Jotta avaruusromun törmäyksiin voidaan vaikuttaa, romu pitää ensin havaita.
Pienikokoisimpia satelliiteille tuhoisia avaruusromun kappaleita ei tällä hetkellä pystytä havainnoimaan maasta käsin lainkaan. Juuri tähän kehitetään nyt menetelmää Maanmittauslaitoksen Paikkatietokeskuksessa.

”Meillä on vahvaa kokemusta sironnan ja absorption mallintamisesta ja olemme soveltaneet sitä tähän mennessä jo maan, lumen, kasvillisuuden, ilmakehän ja meteoriittien sekä monien muiden kohteiden mittaamiseen. Nyt sovellamme tätä osaamista avaruusromun mittaamiseen”, kertoo tutkimuspäällikkö Jouni Peltoniemi Maanmittauslaitoksen Paikkatietokeskuksesta.

Avaruusromua pitää mitata ennen kuin siihen voidaan vaikuttaa

Avaruusromun mittaaminen alkoi Paikkatietokeskuksessa Euroopan Avaruusjärjestö ESAn rahoittamassa Olamot (orbital laser momentum transfer) -hankkeessa, jossa tutkittiin romupalasten ohjaamista valopaineen avulla. Nyt työ jatkuu sveitsiläisen CSEM:n vetämässä COLA-projektissa (Coincident Laser Sheet Particle Monitoring in Space), jossa kehitetään piensatelliittiin lasermittalaitetta romuhiukkasten ja pienmeteoroidien kartoittamiseksi.
”Kehitämme fysikaalista mallia valon sironnalle avaruusromun hiukkasista ja pienmeteoroideista. Tätä varten laboratoriossa mitataan erilaisia samankaltaisia kohteita kuten pirstaleiksi ammuttuja oikean aurinkopaneelin palasia”, Peltoniemi kertoo.

Hämähäkit avuksi mittaamisessa – vanha tähtitieteilijöiden tuntema keino toimii

Paikkatietokeskuksen tutkijoiden käytössä on Masalassa sijaitsevan tutkimuskeskuksen huipputeknologia, mutta sen ohella hyödyksi on myös luovuus ja historiantuntemus. Tutkijat ovat keränneet lähimetsästä hämähäkkejä mukaansa asemalle tutkimuksen avuksi. Hämähäkit tunnetaankin tähtitieteilijöiden historiallisina apureina pitkältä ajalta.

”Millimetrien kokoisten avaruushiukkasten mittaamisessa haasteena on mitata vain kohde ilman häiritseviä tukirakenteita, joten hiukkasten kiinnittäminen riittävän ohuella materiaalilla on tärkeää. Tähän löytyi ratkaisu hämähäkinseitistä, joka on ollut avuksi hiukkasten kiinnittämisessä mittaamista varten”, Peltoniemi kuvailee.

Luova kiinnitysidea hiukkasten mittaamiseen on tutkijoille hyödyllinen ja mahdollistaa osaltaan tärkeän tutkimuksen edistymistä.

”Tutkimuksessa kehitämme mittaamisen konseptia, jonka avulla olisi mahdollista kehittää uusia työkaluja avaruusromun havainnointiin ja törmäysten estämiseen”, hän toteaa.

EU havahtunut avaruusromun riskeihin ja panostaa nyt tutkimukseen – Suomi yksi osaajista

Tutkimus COLA-projektin parissa jatkuu syyskuuhun 2022 asti. Avaruusromun tutkijoille on myös jatkossa kovaa kysyntää. EU on havahtunut avaruusromun uhkiin ja kasvattaa voimakkaasti tutkimusta, havainnointia ja palveluita EUSST-ohjelmien (Space surveillance and tracking; avaruusesineiden valvonta ja seuranta) parissa. Suomessa aktiivisimmin huippuosaamista tarjoavat Maanmittauslaitos, Helsingin yliopisto ja Ilmatieteen laitos, mutta osaamista on hyvin paljon ympäri tutkimus- ja yrityskenttää. Suomen erityiskyvykkyydet avaruusspektroskopiassa, dynamiikassa, havainnoinnissa, analyysissa, avaruussäässä, planeetta- ja meteoriittitutkimuksessa sekä satelliittitekniikassa mahdollistavat suurenkin osallistumisen kansainvälisiin hankkeisiin. Koska romun ja riskien määrä vain kasvaa, tarvetta tutkimukselle ja uusille ratkaisuille todella on.