Kuvitus Mikko Sallinen
Kuvitus Mikko Sallinen

Tuhoisien kolareiden vaara on kasvanut maata kiertävillä radoilla.

Viime vuoden syyskuussa Euroopan avaruusjärjestön ohjauskeskuksessa Ranskan Toulousessa soi hälytys. Kaksi isoa  kappaletta teki matkaa kohti Kansainvälistä avaruusasemaa. Lennonjohto ei aikaillut. Se käynnisti asemaan telakoituneen rahtialuksen moottorit, ja alus puski aseman turvaan sammuneen ­satelliitin ja raketin kappaleen tieltä.

Aina vaaraa ei äkätä ajoissa. Viime vuoden maaliskuussa omia teitään lentänyt satelliitinpalanen havaittiin vain vähän ennen kuin se saapui avaruusasemaa ympäröivälle varoalueelle. Aikaa ratamuutoksiin ei ollut, ja astronautit komennettiin pelastusaluksiinsa. Romu ohitti aseman lopulta 11 kilometrin päästä, mutta sai aikaan sydämentykytystä. Osuessaan se olisi voinut puhkaista seinän tai ikkunan. Pienikin kappale, joka kiitää kymmenien kilometrien sekuntinopeutta, riittää tekemään pahaa jälkeä. 

Alhaalla maassakaan ihmiset eivät ole olleet täysin turvassa enää pitkään aikaan.

Tiettävästi ensimmäisen osuman avaruusromusta sai yhdysvaltalainen nainen Tulsassa Oklahomassa tammikuussa 1997. Hänen olkapäähänsä iskeytyi sirpale, joka oli peräisin edellisenä vuonna satelliitin avaruuteen vieneestä kantoraketista. Lokakuussa 2006 Saksassa tuhoutui puolestaan tulipalossa mökki, jonka sytytti taivaalta syöksynyt kuuma kappale. Mökissä ollut 77-vuotias mies sai pahoja palovammoja.

Avaruusromu on saanut satelliittivaltiot­ varpailleen, sillä törmäykset yleistyvät. Viimeisetkin havahtuivat uhkaan, kun 10. helmikuuta 2009 tapahtui se, mitä jotkut olivat pitkään pelänneet: kokonainen romusatelliitti törmäsi toimivaan satelliittiin.

Venäjän Kosmos-2251 paiskautui päistikkaa Yhdysvaltain Iridium 33 -satelliittia vasten Siperian yläpuolella 789 kilometrin korkeudessa. Satelliitit liikkuivat täydellä kiertoratanopeudella, mikä maanopeuksissa vastaa 42 000 kilometrin tuntivauhtia. Tuloksena oli kaksi satelliitinraatoa ja kokonainen pilvi uutta avaruusromua.

Ilmaton rata pidättää

Avaruuden roskaaminen alkoi samalla hetkellä kuin avaruusaikakausi. Kun Neuvostoliitto lokakuussa 1957 lähetti matkaan Sputnikin, kaikkien aikojen ensimmäisen tekokuun, Maata kiertämään päätyi myös kantoraketti, joka historiallisen lastin kiertoradalle kuljetti. Taivaalla näkyikin kaksi pistettä, joista heikompi oli Sputnik ja kirkkaampi kantoraketti. On ilmeistä, että suurin osa Sputnikia katselleista miljoonista ihmisistä seurasi itse asiassa avaruusromua.

Avaruuslentojen alkuaikoina pääsy avaruuteen oli suuri saavutus, eikä romuongelmaa ajateltu. Aluksi se ei ongelma ollutkaan, sillä varhaiset satelliitit ja niitä lennättäneet raketit jäivät muutamien satojen kilometrien korkeuteen. Näin matalalla ilmakehästä on vielä jäljellä rippeitä, ja kaasut riittävät hidastamaan satelliitin vauhtia niin paljon, että sen kiertorata painuu vähitellen alaspäin. Lopulta ilmakehä nielaisee satelliitin, ja se palaa poroksi ilmanvastuksen aiheut­tamassa kitkakuumennuksessa. Maan pinnalta katsottuna taivaalla näkyy kaunis tähdenlento.

Mikä tahansa alle 600 kilometrin korkeudessa kiertävä kappale putoaa automaattisesti alas muutamassa vuodessa, ellei sille anneta lisää vauhtia rakettimoottoreilla. Esimerkiksi Kansainvälinen avaruusasema menettää ratakorkeuttaan yli kaksi kilometriä viikossa, joten se pitää aika ajoin hilata takaisin perusasemiinsa noin 450 kilometriin.

Satelliitteja lähetetään kuitenkin paljon yli 600 kilometrin korkeuteen. Siellä ilmakehää ei ole vauhtia jarruttamassa, ja mikä sinne menee, tulee itsekseen alas erittäin hitaasti. Tämän rajapyykin yläpuolella kiertoradat ovatkin kaikkein roskaisimmat.

Ongelmaa ei tajuttu

Jo avaruusajan alussa huomattiin, että satelliitteja taivaalle vievät kantoraketit saattavat olla vaaraksi satelliiteille. Ongelmaan keksittiin kätevä ratkaisu: raketit räjäytettiin. Ideaa­ pidettiin hyvänä, koska näin raketit eivät jääneet oman onnensa nojaan. Nyt tiedämme, että se oli pahinta, mitä tehdä saattoi: taivas täyttyi pienistä kappaleista, jotka vielä levisivät laajalle alueelle.

Myös räjäyttämättömät kantoraketit voivat olla ongelma, sillä niihin jäänyt polttoaine saattaa pamahtaa auringonpaahteessa. Vaikka tätä ei tapahtuisi, lämpötilan suuri heilahtelu rapauttaa raketteja. Niistä lohkeilee maalia, ir­toaa osia ja tihkuu polttoaineita ja jäähdytysnesteitä.

Omanlaisensa ongelman muodostavat Neuvostoliiton 16 ydinreaktoria. Ne kuuluivat Rorsat-sotilassatelliitteihin, jotka käyttivät ydinvoimaa tehokkaiden tutkalaitteidensa voimanlähteenä. Sittemmin reaktoreista on vuotanut avaruuteen arviolta satatuhatta pisaraa raskasmetallia.

Sotilaat ja poliitikot ovat syy­päitä myös kaikkein pahimpiin avaruuden roskaamisiin. Kun Kiina vuonna 2007 päätti näyttää, miten satelliitti tuhotaan ohjuksella, maan puolustusministeriössä ei varmaan ymmärretty, mitä tehtiin: satelliitin seivästäminen synnytti 150 000 kappaletta romua. Pahaksi onneksi satelliitti leijui vielä 865 kilometrin korkeudessa, joten romupilvi pysyy taivaalla satoja vuosia.

Yhdysvaltain ilmavoimat teki suuren typeryyden jo 1960-luvulla. Se ryhtyi kylvämään avaruuteen miljoonittain kuparineuloja. Tarkoituksena oli luoda planeettamme ympärille keinotekoinen ionosfääri, joka heijastaisi radioaaltoja ja parantaisi niiden kulkua maapallon laidalta toiselle. Nykyinen tietoliikennetekniikka siirsi neulat histo­riaan, mutta jäteongelmat jäivät. Alkuperäisten laskelmien mukaan neulojen piti putoilla alas parissa vuodessa, mutta nykyiset asiantuntijat sanovat, että niistä riittää harmia ainakin kuluvan vuosituhannen lopulle.

Romuja kootaan kartalle

Sitten Sputnikin Maan kiertoradoille on lähetetty liki 7 000 satelliittia, joista tuhatkunta on käytössä. Loput ovat pudonneet alas tai kiertävät kotiamme hengettöminä raatoina.

Jotta vainajat eivät vaarantaisi toimivia satelliitteja, avaruusvaltiot pyrkivät paikantamaan ne ja kaikki muutkin uhkaavat kappaleet. Tiettävästi paras kuva tilanteesta on Yhdysvaltain puolustusvoimien avaruusvalvontaverkostolla.

US Space Surveillance Network tarkkailee aktiivisesti kaikkia yli kymmensenttisiä kappaleita, sillä ne voi yleensä havaita tutkalla tai kaukoputkella. Niinpä tätä suurromua voidaan myös seurata, eikä se olekaan pahin uhka taivaalla.

 Vaarallisimpia ovat kappaleet, joiden halkaisija vaihtelee senttimetristä kymmeneen senttimetriin. Ne saattavat törmätessään tuottaa suurta tuhoa, mutta niitä ei pystytä väistämään, koska valvontalaitteiden tarkkuus ei riitä niiden paikantamiseen saati seuraamiseen.

Avaruudessa on romua niin paljon, että tutkijat varoittavat ketjureaktiosta. Visios­sa toisiinsa törmäävät palaset synnyttävät alati lisää palasia, kunnes kiertoradat täyttyvät niin, että satelliittien käyttö vaarantuu. Vielä tämä Kesslerin syndroomaksi kutsuttu rajapyykki ei ole tullut vastaan, mutta monet arvelevat, että se on lähellä.

Merestä tuli hautausmaa

Nykyään avaruusvaltiot koettavat estää avaruuden roskautumista. Satelliitteja lennättävät kantoraketit ohjataan lentonsa päätteeksi tuhoutumaan ilmakehässä. Jos tämä ei syystä tai toisesta ole mahdollista, rakettien polttoainetankit tyhjennetään, jotta ne eivät räjähtäisi itsestään. Laukaisu­roskaaminen onkin vähentynyt huomattavasti. Oikeastaan enää vain epäonnistuneet lähdöt synnyttävät haitallista romua.

Myös satelliitit suunnitellaan niin, että ne voidaan hävittää, kun pesti päättyy. Yleensä ne ohjataan syöksymään ilmakehään ja putoamaan asumattomille seuduille. Eteläisestä Tyynestämerestä on jo muodostunut satelliittien hautausmaa, koska se on maapallon tyhjintä seutua ja sopii sijainniltaan pudottautumiseen monilta eri kiertoradoilta.

Jos sammunut satelliitti kiertää kor­kealla, turvallisinta on jättää se sijoilleen. Sen kiertorata on jotakuinkin pysyvä, joten sen sijainti pystyään laskemaan pitkäksi ajaksi eteenpäin. Tämä minimoi törmäysriskin, sillä satelliittien lentorataa osataan tarvittaessa muuttaa.

Sen sijaan 36 000 kilometrin korkeudessa niin sanotulla geostationaarisella kiertoradalla ei ole tilaa raadoille. Siellä on ruuhkaa, koska suurin osa tietoliikennesatelliiteista lentää siellä. Geostationaaristen satelliittien raadot ohjataankin viimeisillä voimillaan radan yläpuolelle erityiselle hautausmaalle. Siellä ne eivät häiritse toimivia satelliitteja eivätkä radalle nousevia uusia.

Siivoojia suunnitteilla

Vaikka avaruudessa on paljon romua, on siellä onneksi myös tilaa. Satelliittioperaattorit eivät joka päivä ensi töikseen pohdikaan törmäyksiä. Silti heidänkin kannaltaan olisi erinomaista, jos romua voitaisiin haalia pois.

Tässä avaruuden suuri koko on haitta: erikokoista sekalaista roinaa ei voi noin vain lakaista vaikkapa suureen suppiloon – tai sitten sen pitäisi olla valtavan suuri. Niinpä avaruusjärjestöt ja avaruustekniikan yritykset visioivat kilvan laitteita, joilla siivoustalkoisiin päästäisiin. Johtavat toimijat Nasa ja Esa arvioivat, että tilanne saataisiin hallintaan, jos lähiavaruudesta onnistuttaisiin joka vuosi nappaamaan pois kymmenkunta kappaletta. c

Jari Mäkinen on vapaa avaruus- ja tiedetoimittaja ja Tiede-lehden vakituinen avustaja.

Julkaistu Tiede-lehdessä 6/2012

Romu ruuhkauttaa radat



 

Näillä nikseillä eroon romusta

Satelliittien käyttö loppuu tähän vuosisataan, ellei Maan kiertorataa ryhdytä tyhjentämään vaarallisesta roinasta. Siivous voi alkaa jollakin näistä välineistä.

Avaruusspray

Vaahtosammutinta muistuttava kapseli suihkuttaa sumua tai vaahtoa, johon pienet palaset jäävät jumiin.  Kun saalista on iskostunut aineeseen riittävän paljon, lasti vajoaa itsekseen alas. Kehittäjiä useita, pisimmällä Nasan Amesin tutkimuskeskus. Rahoituksen järjestyessä valmis testattavaksi.

 


Siivousrobotit

Orbit Transfer Vehicle liikkuu voimakkailla rakettimoottoreilla, tarttuu romuun neljällä hoikalla robottikädellä ja kiikuttaa sen matalalle kiertoradalle putoamaan ilmakehään. Kehittäjät Ranskan avaruushallinto ja Astrium-yhtiö. Prototyyppi valmisteilla.

Q Clean Space One pyydystää romua pihdeillä.  Otv:stä poiketen se ei palaa ilmakehän rajamailta avaruuteen vaan sukeltaa alas saaliinsa mukana.

Kehittäjä Lausannen tekninen yliopisto. Koelaite rakenteilla. Lähtee hakemaan kahta Sveitsin minisatelliittia 2015.

 

Jarrulieka

Tähtienvälisille lennoille suunniteltu sähköpurje sopii myös jarruksi, joka torjuu uuden romun syntyä. Satelliitin vakiovarusteena sähköinen lieka varmistaa, että laite tuhoutuu palvelus­aikansa päättyessä. Se hidastaa ratanopeutta ja vauhdittaa laskeutumista myös niiltä kiertoradoilta, joilla satelliitti muuten pysyisi vuosikymmeniä.

Kehittäjä Pekka Janhunen, Ilma­tieteen laitos. Liekaa testataan parhaillaan EstCube-1-minisatelliitilla.

 


Aurinkopurje

Matalan radan minisatelliitti kiinnittyy menehtyneeseen satelliittiin ja avaa salaisen aseensa: ohuesta kelmusta tehdyn aurinkopurjeen. Sen pinta-ala kasvattaa ilmanvastusta, mikä kiihdyttää matkaa alas. Auringon säteilypaine auttaa, sillä se puskee kaksikkoa pois radaltaan. Kehitteillä tutkimuslaitoksissa eri puolilla maailmaa. Purjeen toimintaa testattu avaruudessa.

 

Avaruuslaser

Satelliittiin sijoitettu laser luotaa pientä romua, joka ei näy maanpäällisissä tutkissa tai kaukoputkissa. Kun säteeseen vääntää hieman lisää tehoa, se höyrystää pienet kohteet olemattomiin. Kehitteillä tutkimuslaitoksissa eri puolilla maailmaa. Tekniikka laboratorio­vaiheessa.

 

Tarrapallo

Kosminen versio kärpäspaperista on pallo, joka kerää pientä rihkamaa pintaansa peittävään aero­geeliin. Suuren kokonsa ansiosta pallo vajoaa nopeasti kohti ilmakehää, mutta tarvittaessa se on myös helppo paikantaa ja noutaa pois. Kehittäjä Itäisen New Mexicon yliopisto, Yhdysvallat. Valmis testaukseen muutaman vuoden kuluessa.

 

Romuverkko

Rustler on siivousrobottien  sovellus, jossa käsivarret tai pihdit on korvattu sähköä johtavalla kaapelilla ja sen päässä kieppuvalla verkolla. Laite lassoaa matalien kiertoratojen romua ilmakehään. Kehittäjä Tethers Unlimited, Yhdysvallat. Tekniikkaa testattu Maan ilmakehässä.