Avaruus avautui myös pienille maille – Suomella on satelliitteja, Ruotsilla pian rakettejakin

Isot maat tähyilevät Marsiin, mutta ensin ihmisen pitäisi pystyä lentämään uudelleen Kuuhun. Pisimmällä on Kiina, arvioi Aalto-yliopiston apulaisprofessori Jaan Praks.

avaruustekniikka
Piirroskuva kuution muotoisesta satelliitista, josta sojottaa antenneja. Alla maapallon kaartuva pinta pilvien peitossa.
Suomi 100 -satelliitti on Aalto-yliopiston kolmas satelliitti, joka on päässyt avaruuteen. Talven kynnyksellä sinne lensi myös kaksi suomalaisten startup-yritysten satelliittia.Aalto-yliopisto

Kuusi vuosikymmentä sitten Kuu oli kylmän sodan kuuma kohde. Kiihko hellitti Yhdysvaltain onnistuttua miehitetyissä lennoissa ja Neuvostoliiton annettua periksi. Kuututkimus ei suinkaan loppunut, mutta suurta julkisuutta sille ei ole enää liiennyt.

Nyt Kuu kiinnostaa jälleen. Aalto-yliopiston avaruustekniikan ja kaukokartoituksen apulaisprofessorin Jaan Praksin mukaan syynä on kurkottelu uuteen tuntemattomaan, Marsiin.

– Jos aiomme oikeasti lähteä jossakin vaiheessa Marsiin, on ihan pakko saada ensin aika paljon kokemusta Kuusta, Praks sanoo.

Avaruus on enenevässä määrin myös taloudellisesti ja poliittisesti tärkeä – taas, mutta uusista syistä. Rahasummat, joita valtiot ovat laittaneet riippumattomiin navigointijärjestelmiin, ovat aivan häkellyttäviä, Praks sanoo.

Yhdysvalloilla on GPS-järjestelmä, Euroopalla Galileo, Kiinalla BeiDou, Venäjällä Glonass, ja Intia rakentaa omaansa.

– Se, että järjestelmää tuplataan näin paljon, on merkki sen tärkeydestä. Yhdelläkään isolla kansalla ei ole varaa jättää tätä sektoria jonkun toisen hallittavaksi.

Kuukin on yksi paikoista, joissa avaruuden teknologiakisaa käydään.

Jaan Praks työpöytänsä ääressä
Apulaisprofessori Jaan PraksAnniina Wallius / Yle

Käsiaseita Kuuhun

1960-luvulla Yhdysvallat ja Neuvostoliitto halusivat kiihkeästi päihittää toisensa ja iskeä ensimmäisenä lippunsa Kuun kamaraan.

– Yhdysvaltalaiset kehittivät jopa käsiaseita Kuuhun siltä varalta, että venäläiset ovat siellä ensin, kertoo Jaan Praks.

Yhdysvaltain avaruushallinnon Nasan voitto ei tullut halvalla.

– Nasan budjetissa oli 60-luvulla iso punainen kyttyrä. Kuuohjelma taisi viedä peräti neljä prosenttia Yhdysvaltain kansantaloudesta.

Neuvostoliitto kiisti olleensa tosissaan

Neuvostoliittokin yritti tosissaan, mutta yritykset kaatuivat siihen, ettei kuurakettia saatu valmiiksi. Sen suunnittelija Sergei Koroljov kuoli ennen kuin raketti oli testausvaiheessa. Moottoreita ei saatu toimimaan luotettavasti yhdessä ja testausyritykset epäonnistuivat.

– Raketti räjähti totaalisesti, lähtöalusta tuhoutui ja paljon ihmishenkiä menetettiin, Praks kertoo.

1970-luvulla ohjelma lopetettiin kaikessa hiljaisuudessa.

– Venäläiset sanoivat, etteivät olleet koskaan halunneetkaan mennä Kuuhun. Vasta kylmän sodan päätyttyä tuli julki, kuinka paljon resursseja rakettiprojektiin oli pantu.

Käytiin ja nähtiin

Kun kisa oli käyty, Kuuhun lentäminen lakkasi kiinnostamasta myös Yhdysvaltoja.

– Niinhän se menee. 1800-luvun lopussa ja 1900-luvun alussa tutkimusmatkailijoilla oli kova hinku etelä- ja pohjoisnavalle. Retkikunnat kilpailivat keskenään, lehdistö seurasi ja oli mielettömiä tarinoita, sanoo Jaan Praks.

Sinne päästiin ja tultiin takaisin, eikä siellä hirveästi asuta. Käytiin ja nähtiin, Praks tuumii.

Hän arvelee sellaisen olevan ihmisen luonteessa. Tuntemattomiin paikkoihin pitää päästä, mutta ei sinne tarvitse asettua. 1970-luvun teknologialla Kuussa asuminen ei olisi ollut mitenkään mahdollistakaan, eikä se nytkään ole pikkujuttu.

Astronautti kävele Kuun pinnalla. Pölyssä näkyy jalanjälkiä.
Astronautti Buzz Aldrin oli toinen Kuuhun loikanneista ihmisistä. Ensimmäisenä sinne laski jalkansa Neil Armstrong.Nasa

Apollon tietotaito on unohtunut

Vaikka Kuu on paljon lähempänä kuin Mars, miehitettyjä lentoja ei Kuuhunkaan voi tehdä tuosta vain. Koko järjestelmä pitää puskea pystyyn aika alkutekijöistä, Jaan Praks sanoo.

Yhdysvaltain Apollo-kuuohjelma jäi niin perusteellisesti historiaan, että sen antama tietotaito on menetetty.

– Tällä hetkellä ei ole rakettia, jolla pääsisi porukalla Kuuhun. Ei ole laskeutujaa. Miten rakennetaan elämän ylläpitojärjestelmä Kuun pinnalle? Miten kauan siellä voidaan olla yhtäjaksoisesti?

Kuukisan kärjessä on nyt Kiina, Praks arvioi.

– Kiina laskeutui hiljattain Kuun pinnalle sellaisella laskeutujalla, jolla periaatteessa voitaisiin tehdä jopa miehitettyjä lentoja.

Kirjan aukeama, jossa on Kuun alueita nimettyinä. Kartan ympäörillä lentää enkeleitä.
Ensimmäiset perusteellisen kartta- ja kaaviokirjan Kuusta ja sen vaiheista laati puolalainen tähtitieteilijä Johannes Hevelius. Työtään varten hän vietti monet yöt teleskooppinsa ääressä talonsa katolla Gdanskissa. Selenographia-kirja julkaistiin vuonna 1647. Oxfordin yliopisto

Miehitetty lento on iso riski

Kuussa on tehty enemmän tutkimusta kuin millään muulla taivaankappaleella. Paljon tiedetään, mutta kysymyksiä riittää silti.

Millainen magneettikenttä Kuulla on? Miten plasmakentät liikkuvat pinnan lähellä, koska ilmakehää ei ole?

Kaikki tämä on tutkittavissa robottiluotaimilla ja -laskeutujilla; Kuuhun ole mitään syytä lähettää ihmisiä sitä varten, Praks korostaa.

Miehitettynä lennon hinta kymmen- tai jopa satakertaistuu, ja epäonnistuminen on rahoitukselle paljon pahempi riski kuin miehittämättömissä missioissa.

– Jos jotakin menee pieleen ja pari miehistöä menehtyy, niin se voisi olla koko ohjelman loppu. Miljardeja ei tulisi enää mistään.

Sata pientä satelliittia samaan rakettiin

Nasa lopetti huiman kalliin avaruussukkulaohjelmansa seitsemän vuotta sitten silläkin uhalla, ettei Yhdysvallat enää kyennyt miehitettyihin avaruuslentoihin. Sen sijaan ryhdyttiin yhteistyöhön yksityisen sektorin kanssa.

– Yksityisyritykset onnistuivat kehittämään rakettiteknologiaa aikataulussa, johon ei uskonut kukaan. Teknologian miniatyrisoinnin myötä on lähtenyt liikkeelle myös satelliittien pieneneminen, kertoo Jaan Praks.

Kaksi maitopurkin kokoista ja muotoista laitetta, joissa on komponentteja.
Aalto-1 rekisteröitiin ensimmäiseksi suomalaiseksi satelliitiksi, mutta sen kuljetuspulmien vuoksi Aalto-2 pääsi matkaan ensimmäisenä, huhtikuussa 2017. Kaksikon mallit Aalto-yliopiston laboratoriossa.Anniina Wallius / Yle

Pieninä satelliitit eivät enää ole vain suurvaltojen asia, vaan niitä on mahdollista rakentaa muuallakin. Ala aukesi myös Suomelle.

– Satelliitit ovat nyt niin pieniä, että yhtäkkiä niitä voi pakata sata kappaletta yhteen rakettiin. Se on pudottanut hintoja todella paljon. Nykyään tällaiset Suomenkin kokoiset maat rakentavat omia avaruusohjelmia ja niiden toteuttaminen on oikeasti mahdollista.

Jos Suomella on rahaa tehdä esimerkiksi hävittäjäkauppaa, niin tarpeen tullen on mahdollisuus rakentaa oma avaruusjärjestelmä, olkoon se kommunikaatiosatelliitteja, kartoitusta tai jotakin muuta, Praks sanoo.

Toistaiseksi avaruuteen on lähetetty viisi suomalaista satelliittia. Aalto-yliopiston kolmen satelliitin lisäksi tositoimiin ovat päässeet Aallon opiskelijoiden perustamien Iceye- ja Reaktor Space Lab -yritysten X1 ja Hello World. Aalto-2 on jo vaiennut.

Kaupallisten yritysten nopeus yllätti

Kylmän sodan aikana Yhdysvallat ja Neuvostoliitto laukaisivat avaruuteen 200 satelliittia vuodessa. Nyt määrä lähenee 500:tä, ja ennusteissa puhutaan jopa 800:sta.

– On yrityksiä, joiden suunnittelemissa konstellaatioissa on tuhansia satelliitteja, jopa kymmenen tuhatta. Se on täysin uutta. Samoin se, että satelliitteja tekevät kaupalliset yritykset, Praks kertoo.

Hän ottaa esimerkiksi sanfranciscolaisen startup-yrityksen Planetin. Se alkoi vajaat kymmenen vuotta sitten tehdä autotallissa pikkuruisia satelliitteja.

Tällä hetkellä Planet operoi maailman suurinta satelliittikonstellaatiota. Siinä on lähes 200 kuvaussatelliittia, jotka pystyvät tuottamaan mistä tahansa maapallon pisteestä kuvan melkein joka kolmas tai neljäs tunti.

– Se, että kolmen opiskelijan perustama startup-yritys voi päästä muutamassa vuodessa näin pitkälle ja saada rahoitusta satoja miljoonia, on aivan uusi asia.

Suomessa Espoossa Iceye-startup rakentaa konstellaatiota, jossa on melkein 20 satelliittia. Muutaman vuoden ikäinen yritys, joka syntyi silkasta opiskelijaprojektista, on kerännyt kymmenien miljoonien eurojen rahoituksen.

– Sehän on taloutta parhaimmillaan!

Aalto-3-muki laboratorion pöydällä.
Aalto-3:n nimikkomuki Aalto-yliopiston laboratoriossa. Satelliitti on jo tärinätestivaiheessa. Testit ovat tarpeen, sillä matka raketin kyydissä alkaa rytinällä.Anniina Wallius / Yle

Pienillä on joukkovoimaa

Kehitys on nopeinta juuri pienissä, maitopurkin kokoisissa satelliiteissa, joita voidaan pakata satamäärin yhteen rakettiin. Uusia avauksia tulee valtavasti, Praks kertoo.

Yksi kuvaussatelliitti saa samasta paikasta kuvan joka toinen viikko, mutta isossa joukossa on voimaa.

– Yksittäinen kuva on ihan hyvä, jos halutaan katsoa missä on levää tai missä kasvaa metsää. Sellainen ei muutu kovin nopeasti. Mutta jos halutaan katsoa vaikkapa missä on liikenneruuhkia tai miten kontit siirtyvät satamassa, niin yksittäisestä satelliitista ei ole mitään hyötyä.

Satojen satelliittien konstellaatioilla sen sijaan kertyy päivittyvää tietoa ruuhkista, satamista ja esimerkiksi pohjoisten vesien jäätilanteesta.

Yksi tutkakuva päivässä ei riitä kertomaan jäiden liikkeistä. Joka kolmas tunti otettu kuva sen sijaan riittää hyvinkin, ja varustamot ovat valmiita maksamaan siitä, Praks sanoo.

Kuvamassojen seulomiseen tarvitaan tekoälyä

Seuraava alue, jolle satelliitit ovat tulossa rytinällä mukaan, on tietoliikenne, Jaan Praks kertoo.

– Ne alkavat toimittaa esimerkiksi internetiä laivoihin ja lentokoneisiin. Paljon puhutaan myös esineiden internetistä, jossa tavaroilla on pienet ip-osoitteet ja kaikki voivat katsoa, että missäs ne silmälasit tai kännykkä ovatkaan. Pienetkin laitteet voivat lähettää signaalin satelliitin kiertoradalle asti.

Ensin pitää tosin saada kunnolla verkkoon ne laivat ja lentokoneet.

– Lentokoneitahan on hävinnyt hiljattainkin niin, että kukaan ei tiedä, mihin suuntaan ne menivät. Tulevaisuudessa, jopa jo lähitulevaisuudessa, isot infrajärjestelmät ovat koko ajan verkossa.

Silloin tiedetään koko ajan, missä kone tai alus on, onko jotakin mennyt vialle, millaista huoltoa tarvitaan seuraavassa satamassa tai kentällä, Praks luettelee.

Australian rannikolta Madagaskarille ulottuvan merialueen karttaan on merkitty reittejä, joita merestä löytyneet, koneen osiksi epäillyt esineet ovat ajelehtineet.
Maaliskuussa 2014 kadonnutta malesialaista matkustajakonetta on etsitty lentokoneilla, laivoilla ja myös satelliittikuvista. Saksalaisen Helmholtzin merentutkimisinstituutin tutkijat esittelivät etsinnöille tällaisen kartan puolisentoista vuotta koneen katoamisen jälkeen.Carsten Rehder / EPA

Kadonneiden koneiden etsinnöissä on seulottu satelliittikuvia alueilta, joille koneen matkan on arveltu voineen päättyä. Vastaisuudessa kuvia on niin huimia määriä, että ihmisten on mahdoton katsoa kaikki läpi. Siihenkin on ratkaisu, kertoo Praks.

– Avuksi tulee tekoäly. Algoritmi oppii, miltä lentokone näyttää. Pystymme pyytämään tietokonetta näyttämään kaikki lentokoneet, ja sitten se näyttää ne pinnalta tai pohjasta tai lentokentältä, tai missä se sattuvatkaan olemaan.

Pienille satelliiteille riittää pieni raketti

Satelliitti tarvitsee kyydin päästäkseen avaruuteen. Usein ei auta kuin odotella, kuten Suomen itsenäisyyden juhlavuodeksi tarkoitetun Suomi 100 -satelliitin. Se pääsi matkaan vasta tämän kuun alussa, koska raketin laukaisu viivästyi monta kertaa.

Rakettia Suomella ei ole, eli kyydit on vastakin ostettava. Hinnat kuitenkin laskevat rajusti, kunhan kymmenien tonnien kuormaan pystyvien suurten rakettien rinnalle tulee pieniä vaihtoehtoja, arvioi Jaan Praks.

– Kun satelliitit ovat pienentyneet, voidaan hyvinkin tehdä raketteja, jotka vievät ylös vain sata tai kaksi sataa kiloa. Yksityinen sektori on täyttämässä tätäkin tyhjiötä rakentamalla kilpaa erityyppisiä raketteja.

Suomi on kaihtanut rakettiteknologiaa

Myös Ruotsissa ja Norjassa kehitellään omaa rakettikapasiteettia. Naapurimaistamme saatetaan Jaan Praksin mukaan laukaista jo viiden vuoden kuluttua raketteja, jotka vievät satelliitteja avaruuteen.

– Suomi on historiallisista syistä panostanut rakettiteknologiaan hyvin vähän – tai yrittänyt olla panostamatta kokonaan, koska se on periaatteessa ohjusteknologiaa.

Ruotsilla ja Norjalla on paljon satelliitteja. Siksi ne tarvitsevat myös paljon maa-asemia, joiden antennit ottavat tiedot vastaan eri puolilla maapalloa.

– Suomessa sellaista ei ole koskaan tehty, vaikka asemamme pohjoisena maana olisi aika hyvä. Jotenkin sitä on hissuteltu, mutta nyt siihenkin on tulossa muutoksia.

Suomeen on syntynyt yrityksiä, joissa mietitään myös rakettiteknologiaa. Se on vielä pientä eikä ehkä riitä satelliittien ampumiseen avaruuteen, mutta liippaa kuitenkin läheltä, Praks kertoo.

Hopeanhohtoinen pallo, josta sojottaa neljä piiska-antennia.
Vuonna 1957 laukaistu neuvostoliittolainen Sputnik-1, avaruuden ensimmäinen ihmisen tekemä kiertolainen, painoi vajaat 85 kiloa. Suurimmilla nykyisillä satelliiteilla on painoa yli kahdeksan tonnia, Aalto-1:llä alle neljä kiloa. Tämä Sputnikin näköiskappale on Washingtonin ilmailu- ja avaruusmuseossa.NSSDC / Nasa

Avaruusalalle sattumalta

Suomalaistunut virolainen Jaan Praks kertoo päätyneensä avaruustutkimuksen pariin sattumalta. Hän ei seisonut pikkupoikana tähtitornissa yötaivasta katselemassa.

– No en. Tulin Aallon avaruustekniikan laboratorioon tekemään väitöskirjaa tutkakaukokartoituksesta. Sitten tulikin sellainen tilanne, että tarvittiin avaruustekniikan opettajaa. Meillä ei muita ollut kuin minä.

Ala on ollut niin nopeasti kasvava ja mukaansa tempaava, että siltä on vaikea päästä pois, Praks sanoo.

– Mielestäni ihmiskunta tarvitsee avaruutta ja avaruustekniikkaa, jotta se pystyisi tällä ihmismassalla ylipäätään selviytymään Maan pinnalla. Sille ei ole vaihtoehtoa.

Marsista matkakohde, Maa yhä koti

Tänä vuonna kuollut brittiläinen kosmologi Stephen Hawking arvioi, että ihmiskunnan ainoa pelastus on lähteä maapallolta jo lähivuosisatoina. Praks toivoo, ettei pakkoa tule.

– Jos meidän on pakko lähteä, niin meidän mahdollisuutemme ovat tosi ohuet. Olemme symbioottisessa suhteessa tämän planeetan kanssa ja olemme kehittyneet juuri näihin olosuhteisiin.

Praks uskoo silti, että ihminen pystyy ennen pitkää matkustelemaan kauempanakin kuin Marsissa, joka avaruuden mittakaavassa on Maan naapurikorttelissa.

Hän arvelee myös, että elämä muuttaa Maasta muualle – ei kuitenkaan välttämättä ihminen. Matkalainen saattaakin olla bakteeri.

– Ehkä me olemme jo kylväneet joitakin juttuja Marsin pinnalle. Alkuaikoina luotaimia desinfioitiin tosi huonosti.

Lue myös:

Ylen Tiedeykkönen extra: Ihminen haluaa levittäytyä avaruuteen