Hyppää sisältöön

Taivaalla tuikkiva tähtönen on yhä useammin ihmisten tekemä – satelliittien määrä on kasvamassa tuhansista yli sataantuhanteen

Sääntelyä sille, mitä maapallon liepeille saa laukaista, on olemattoman vähän. Kantoraketeille joudutaan jo etsiskelemään vapaita polkuja, kun internet-yhteyksiä turvaavat satelliitit täyttävät lähiavaruutta.

SpaceX:n Starlink-satelliitteja kuvattuna Itävallassa viime vuoden toukokuussa. Kuva: Christian Bruna / EPA

Suuri osa yötaivaalla näkyvistä valoista on jo lähitulevaisuudessa lähtöisin Maasta, laskee kanadalaisen Reginan yliopiston astronomian apulaisprofessori Samantha Lawler kollegoineen tutkimuksessaan (siirryt toiseen palveluun), joka on ilmestynyt The Astronomical Journal (siirryt toiseen palveluun) -lehdessä.

Tutkimuksen mukaan yksi jokaisesta 15:stä taivaan valopisteestä on ennen pitkää satelliitti, jos niiden ampuminen avaruuteen saa jatkua ilman sääntelyä ja satelliittiyhtiöt pitävät kiinni suurista suunnitelmistaan.

Tällä hetkellä Maata kiertää noin 7 600 satelliittia, elävää tai kuollutta, ja uusia tekokuita lennätetään lähiavaruuteen ennätysvauhtia täyttämään internet-yhteyksien tarpeita.

Avaruustutkimusyhteisö arvioi (siirryt toiseen palveluun), että tämän vuosikymmenen loppuun mennessä lähiavaruudessamme on yli satatuhatta satelliittia.

Satelliittiruuhka mullistaa sitä, miltä tähtitaivas meille näyttää, ja vaikeuttaa pahoin teleskooppien käyttöä tutkimustyössä, Lawler suree artikkelissaan The Conversation (siirryt toiseen palveluun) -lehdessä.

Hänen omille tutkimuksilleen uhka on ratkaiseva. Hänen tutkimuskohteitaan ovat Neptunuksen takana sijaitsevan Kuiperin vyöhykkeen pienet taivaankappaleet. Ne antavat tietoa aurinkokuntamme syntyhistoriasta.

Megakonstellaatiot kasvattavat satelliittien määrää

Mistä tahansa maapallolla yötaivaalle katsookaan, siellä näkyy kymmeniä satelliitteja ainakin tunnin ajan ennen auringonlaskua ja sen jälkeen, Lawler kertoo.

Vielä paljon enemmän niitä on tulossa taivaalle etenkin alueilla, joiden sijainti on noin 50 astetta pohjoista tai eteläistä leveyttä. Euroopassa se tarkoittaa muun muassa Etelä-Englantia sekä Pohjois-Saksaa ja -Ranskaa.

Kesäpäivänseisauksen aikana niiden taivasta alkaa täplittää lähes 200 satelliittia läpi yön, tutkimuksessa lasketaan.

Selvittääkseen suurten satelliittikonstellaatioiden vaikutukset tutkijat laativat tietokonemallin satelliittien kirkkauden arvioimiseksi eri puolilta maapalloa, yön edetessä ja eri vuodenaikoina. He tekivät mallin pohjalta myös verkkosovelluksen (siirryt toiseen palveluun).

Konstellaatio tarkoittaa yhtenä järjestelmänä käytettyjä satelliitteja. Koska jokin megakonstellaation satelliiteista on aina sopivasti kohdalla, peittoalue on parhaimmillaan koko maapallo.

Euroopan avaruusjärjestön havainnekuva megakonstellaatiosta. Kuva: Esa

Tutkimuksen laskelmissa ovat mukana yhdysvaltalaiset megakonstellaatioyhtiöt SpaceX Starlink ja Amazon Kuiper sekä brittiläinen OneWeb ja kiinalainen StarNet/GW.

Koska Starlink on joukosta ylivoimaisesti suurin, tutkijat kalibroivat simulaationsa vastaamaan sen teleskooppiarvoja.

SpaceX on pyrkinyt himmentämään satelliittiensa kirkkautta jossakin määrin sitten alkuaikojensa, mutta edelleen sen satelliitit näkyvät paljaalla silmällä kirkkaimpina, Lawler kertoo.

Avaruus on villi länsi

Satelliitin avulla saatu internet-yhteys on vain näennäisesti edullinen; kaikkia todellisia seurauksia ei ole otettu huomioon, suomii Samantha Lawler.

Vaikutuksia ei hänen mukaansa ole tutkittu kunnolla, koska lähiavaruutta eivät koske mitkään ympäristölait ja sääntely on muutenkin jokseenkin olematonta.

Ongelmaa eivät aiheuta vain satelliitit itse vaan myös niiden lennättäminen radalleen. Maasta laukaistaan joka vuosi satoja kantoraketteja. Työnsä tehtyään ne päätyvät romuna lähiavaruuteen.

Helpotusta – ja ennen muuta rahansäästöä – odotetaan uudelleen käytettäviltä raketeilta, joiden kehittelyssä SpaceX on edennyt pitkälle. Kun sen Falcon 9 -raketti vei joulukuun alussa avaruuteen GPS-satelliitin, lento oli samalle raketille jo yhdeksäs.

Maahan palasi raketin ykkösvaiheen lisäksi myös hyötykuormaa suojannut nokkakupu.

SpaceX ryhtyi kymmenen vuotta sitten tavoittelemaan kantoraketeilleen kykyä palata Maahan ja lentää uudelleen. Syksyllä 2018 otetussa kuvassa Falcon 9 -raketin ykkösvaihe on laskeutumassa Vandenbergin sotilastukikohtaan Kaliforniaan. Kuva: SpaceX

SpaceX Starlink suunnittelee lähivuosille kaavailemilleen 43 000 satelliitille viiden vuoden käyttöikää. Se tarkoittaa, että aikanaan kuolee keskimäärin 25 satelliittia päivässä. Siitä syntyy kuusi tonnia romua, pääasiassa alumiiniseoksia.

Törmäysriskin lisäksi romu on kasvava ympäristöriski, koska ilmakehän yläosissa kitka sulattaa ja höyrystää sinne painuneen kuolleen satelliitin, jolloin alumiiniseoksista voi irrota alumiinioksidipartikkeleita.

Ne puolestaan saattavat tuhota otsoneja ja pahentaa ilmastonmuutosta, Lawler sanoo.

Satelliittien lisääntyessä kasvaa myös sen riski, että jonakin päivänä taivaalta putoaa asutetulle alueelle jotakin vaarallisen suurta, tutkimuksessa todetaan. Ilmakehän kuumuudesta selviää aina jotakin Maahankin asti.

Tutkija toivoo yhteistyötä

Avaruuden arvo internet-yhteyksille lasketaan biljoonaksi eli miljoonaksi miljoonaksi dollariksi, kertoi yhdysvaltalaisen Massachusettsin Lowellin yliopiston fysiikan professori ja avaruustutkimuskeskuksen johtaja Supriya Chakrabarti toisessa äskettäisessä The Conversation (siirryt toiseen palveluun) -lehden artikkelissa.

Kaupallisten intressien ja astronomisen tutkimustyön ei kuitenkaan tarvitse kilpailla keskenään, vakuuttaa Samantha Lawler.

Satelliittien määrä on hänen mukaansa hallittavissa, jos yhtiöt ryhtyvät yhteistyöhön kilpailun sijasta. Lisäksi suunnittelupöydällä voidaan tehdä muutoksia, jotka himmentävät satelliittien loistoa, hän sanoo.

Astronomiayhteisö toivoo yhtiöiltä myös, että ne kertoisivat nykyistä paremmin, minne ne ovat satelliittinsa singonneet.

Kaikkien aikojen ensimmäisen satelliitin Sputnik-1:n näköiskappale on esillä Washingtonin ilmailu- ja avaruusmuseossa. Kuva: NSSDC / Nasa

Ihmiskunnan ensimmäinen satelliitti oli Neuvostoliiton Sputnik-1 vuonna 1957. Aina viime vuosikymmenelle saakka uusien satelliittien määrä kasvoi varsin tasaisesti, 60–100 satelliitin vuosivauhtia. Sitten käyrä kääntyi rajuun nousuun.

Lawlerin tavoin myös Chakrabarti kuvaa lähiavaruutemme ruuhkautumisen yltyneen dramaattiseksi muutaman viime vuoden aikana.

Toissa vuonna 114 rakettia vei avaruuteen noin 1 300 satelliittia. Tuhannen satelliitin raja vuodessa ylittyi ensi kertaa. Viime vuonna uusi ennätys tehtiin jo loppukesällä.

Joulukuun alussa SpaceX:n raketilla oli lastinaan 48 Starlink-satelliittia. Lento oli vain yksi neljästä yhtiön joulukuun aikataulussa.

Paljouden takana on pienuus. Suurimmat kommunikaatiosatelliitit ovat hyvin kalliita ja painavat tuhansia kiloja, joten niihen rakettimatkakin on erittäin hintava.

Toissa vuonna laukaistuista satelliiteista 94 prosenttia oli alle 600-kiloisia, nanosatelliitit enintään kymmenkiloisia. Sellaisia mahtuu paljon yhden raketin hyötykuormaan.

Vanha ennuste on käymässä toteen

Vuonna 1978 Nasan tutkija, astrofyysikko Donald Kessler ennusti, että jonakin päivänä maapallon lähitienoot olisivat niin täynnä sekä aktiivisia satelliitteja että romua, ettei Maasta enää olisi reittiä uusille matkoille avaruuteen.

Journal of Geophysical Research: Space Physics (siirryt toiseen palveluun) -lehdessä julkaistu tutkimus sai nimen Kesslerin syndrooma.

Kessler arveli, että lähiavaruus olisi tukittu ihmisten tekosilla vuoteen 2000 mennessä. Niin ei aivan käynyt, mutta nyt kaksi vuosikymmentä myöhemmin ennuste on käymässä toteen, sanoo muun muassa Rocket Lab -yrityksen johtaja Peter Beck.

Yhdysvaltalainen Rocket Lab on keskittynyt pienten satelliittien toimittamiseen avaruuteen keveillä raketeilla. Avaruudessa on jo niin paljon tavaraa, että raketeille on yhä vaikeampaa löytää avointa lentoreittiä, Beck sanoi CNN-uutiskanavan (siirryt toiseen palveluun) verkkosivulla vuosi sitten.

Ongelma oli hänen mukaansa käynyt akuutiksi edellisenä vuonna, kun Starlink-konstellaation ensimmäiset 61 satelliittia oli laukaistu matkaan. SpaceX on itsekin todennut ahtauden, CNN kertoi.

Maan ympäristön ruuhka näkyy myös tutkijoille, kertoo Chakrabarti. Astronomit totesivat jo seuraavana päivänä Starlinkin ensimmäisten satelliittien laukaisun jälkeen, että näkyvyys tähtiin oli heikentynyt.

Radioastronomit puolestaan pelkäävät, että radiosäteilyn tiettyjen taajuuksien herkkyydestä saattaa kadota jopa kaksi kolmannesta satelliittien megakonstellaatioiden aiheuttamien häiriöiden vuoksi. Radiosäteilyn avulla tutkitaan muun muassa tähtienvälistä ainetta.

Kun satelliitti kuolee, ongelma kasvaa. Tältä näyttää avaruuden kaatopaikka. Kuva: Studio Roosegaarde / Esa

Euroopan avaruusjärjestön Esan joulukuinen päivitys (siirryt toiseen palveluun) kertoo planeettamme ympäristöstä näin:

  • 6 150 kantorakettia sitten vuoden 1957
  • 12 360 kiertoradalle vietyä satelliittia
  • 7 790 satelliittia yhä avaruudessa, toimivia noin 4 800
  • 30 430 seurattavan kokoista avaruusromun kappaletta
  • pienimpiä kappaleita laskennallisesti yli 330 miljoonaa
  • Maata kiertävien kohteiden yhteispaino yli 9 700 tonnia

Kessler varoitti jo yli neljä vuosikymmentä sitten, että yhdellä ainoalla romunkappaleiden törmäksellä toisiinsa voi olla katastrofaaliset seuraukset. Se saattaa aiheuttaa ketjureaktion ja johtaa satelliitin tai jopa avaruusaseman tuhoutumiseen, Kessler varoitti.

12 vuotta sitten uhka jo konkretisoitui kovalla rysäyksellä, kun yhdysvaltalainen kommunikaatiosatelliitti ja kuollut neuvostoliittolainen sotilassatelliitti törmäsivät.

Kansainvälisellä avaruusasemalla puolestaan on jouduttu viime vuosina useita kertoja muuttamaan pikapikaa kiertoradan korkeutta romu-uhan vuoksi.

Toissa kuun lopulla sen takia lykättiin varmuuden vuoksi avaruuskävelyä, jolla oli määrä käydä korjaamassa ISS:n rikkoontunut kommunikaatioantenni ja tekemässä muitakin huoltotöitä.

Nasan astronautti Thomas Marshburn ratsastaa Canadarm 2 -robottivarrella matkallaan korjaamaan ISS:n antennijärjestelmää. Kuva: Nasa

Avaruuskävelyä lykänneen huolen aiheuttaja saattoi olla ohjuskoe, jonka Venäjä oli tehnyt pari viikkoa aikaisemmin. Satelliitista sinkoillut romu sai ISS:n miehistön silloin kiirehtimään varmuuden vuoksi pakokapseleihin.

Myös Kiinan avaruusasema Tiangong oli mahdollisella vaaravyöhykkeellä.

Venäjä pamautti ohjuksellaan hajalle neuvostoaikaisen tiedustelusatelliitin. Se oli ollut toiminnassa kahden vuoden ajan 1980-luvun alussa ja jäänyt kuoltuaan kiertämään Maata.

Satelliitti räjähti yli 1 500 palaseksi, jotka ovat kyllin suuria seurattaviksi. Aikaa myöteen ne rapautunevat sadoiksituhansiksi pienemmiksi kappaleiksi Maan kiertoradalle.

Satelliitin tuhoaminen oli osa Venäjän ohjusohjelmaa, jolla Venäjän asevoimien mukaan osoitettiin, että valtio kykenee puolustautumaan myös avaruudessa.

Kiina tuhosi vastaavasti yhden sääsatelliiteistaan 14 vuotta sitten. Räjähdyksessä syntyi yli 3 000 vähintään golfpallon kokoista ja yli 100 000 pienempää romunkappaletta. Avaruuden huimissa nopeuksissa jo maalihippunen voi tehdä pahaa jälkeä.

Toissa vuonna myös Intia ampui satelliittiaan ohjuksella. Avaruuteen levisi yli 200 niin isoa romunkappaletta, että niitä kyetään seuraamaan.

Venäjä kiistää vaaran

ISS:n turvallisuudelle huolta aiheuttavasta romusta kolmanneksen arvioidaan olevan peräisin Kiinan ohjustestistä. Romun seurannasta on tosin vaikea sanoa mitään varmaa, koska Yhdysvallat ei anna tietoa sensoriensa tarkkuudesta.

Venäjä kiistää, että sen viimekuinen ohjuskoe olisi ollut vaaraksi ISS:lle tai aiheuttaisi uhkaa jatkossakaan.

Mitään uhkaa ei syntynyt, ja Yhdysvallat tietää sen vallan hyvin, Venäjän asevoimat vastasi, kun Yhdysvallat moitti Venäjän vaarantaneen ISS:n miehistön, jossa on kaksi sen omaa kosmonauttia, ja pilaavan vastuuttomuudellaan pitkän ja kunniakkaan avaruustutkimushistoriansa.

Lue myös: