Maan kiertoradalla
Maan kiertoradalla on ruuhkaa ja romua. Satelliitit ja niiden palvelut ovat osa toimivaa arkea mutta myös sotilaallista toimintaa.
Arja: Tähtitaivaalla nähtiin ensimmäinen Sputnik 1957, on juhlittu avaruudessa kävijöitä kuten Juri Gagarinia 1961 tai Apollon kuulentoa 1969. Kosmonauttien ja astronauttien rinnalle ovat tulleet taikonautit ja monet muut. Aivan viime päivinä on uutisoitu Japanista, jonka luotain on laskeutunut Kuuhun.
Tero: Voi sanoa, että sotilaalliset tarkoitusperät vaikuttivat vahvasti 1960- ja -1970-luvuilla kilpajuoksussa avaruuteen, tutkimiseen ja innovaatioihin. Se oli suurvaltapolitiikkaa ja kamppailua suurvalta-asemasta.
Kaksikäyttöisyys (toim. kaksikäyttötuotetta voidaan käyttää sekä siviili- että sotilaallisiin tarkoituksiin) näkyy tänä päivänä toisin päin. Siviilitarkoituksiin kehitettyjä innovaatioita saatetaan käyttää sotilaallisiin tarkoitusperiin, kun aiemmin mentiin sotilaallisuus edellä.
Arja: 1980-luvulla Ronald Reagan puhui Tähtien sodasta ja satelliittien välisestä sodasta. Kansainvälisillä sopimuksilla on kuitenkin haluttu pitää avaruus rauhanomaisessa käytössä.
Tero: YK:n yleiskokous asetti vuonna 1959 COPUOS-komitean (Committee on Peaceful Uses of Outer Space), jonka perustehtävä on käsitellä avaruuden käyttöön ja tutkimukseen liittyviä kysymyksiä sekä valmistella sopimus- ja päätöslauselmaluonnoksia.
Kansainvälinen avaruusoikeus perustuu viiteen 1960–1970-luvuilla tehtyyn sopimukseen, joista keskeisimpänä voidaan pitää vuoden 1967 avaruusyleissopimusta, johon myös Suomi on liittynyt. Muut neljä sopimusta ovat pelastussopimus, vastuusopimus, rekisteröintisopimus ja kuusopimus.
Arja: Yleissopimus (Outer Space Treaty) on myös se sopimus, joka kieltää joukkotuhoaseiden asettamisen kiertoradalle tai taivaankappaleelle. Mutta lienee selvää, että maailmanpoliittisen tilanteen kiristyminen lisää huolta avaruuden militarisoitumisesta. Avaruuden hallitseminen kuuluu sotilasdoktriineihin.
Suomessa avaruuslaki katsottiin tarpeelliseksi, kun meistä oli tulossa avaruusvaltio.
Tero: COPUOS-komitea toimii aktiivisesti. Suomi liittyi siihen vuonna 2018. Valitettavasti sen työhön pätee nykyään sama kuin ylipäätään kansainväliseen sopimiseen: vaikeata on. COPUOS:ssa saman pöydän äärellä on tällä hetkellä 102 maata, muun muassa Yhdysvallat, Venäjä ja Kiina.
Arja: Euroopan avaruusjärjestö ESA aloitti tutkimus- ja kehitystoiminnan vuonna 1975. EU:n viimeisimmästä avaruusohjelmasta päätettiin vuonna 2021, sitä päivitettiin 2023, ja Suomeen saatiin avaruuslaki 2018.
Tero: Nykyisin avaruusjärjestelmiä hyödynnetään laajasti arkipäivässä. Niihin voi tulla häiriöitä, luonnollisia tai tahallaan aiheutettuja, mikä voi edelleen vaikuttaa yhteiskunnan toimivuuteen.
Huoltovarmuuden vuoksi on turvattava avaruuspalvelut häiriötilanteissa. EU komissio julkaisi siksi vuonna 2023 turvallisuuden ja puolustuksen avaruusstrategian, joka tähtää osaltaan myös yhteiskunnan arkisten toimintojen jatkuvuuden turvaamiseen.
Suomessa avaruuslaki katsottiin tarpeelliseksi, kun meistä oli tulossa avaruusvaltio. Ensimmäinen avaruuteen laukaistu suomalainen satelliitti oli yliopistosatelliitti, joka laukaistiin vuonna 2017 ja vuonna 2018 laukaistiin ensimmäinen kaupallinen satelliitti. Valtio on vastuussa kansallisesta avaruustoiminnasta, vaikka toimija olisi yksityiseltä sektorilta. Tällä hetkellä avaruudessa on 25 suomalaista satelliittia, kaksi on jo tullut elinkaarensa päähän ja ne on poistettu maan kiertoradalta.
Aiempina vuosikymmeninä avaruudessa operoivat lähinnä valtiolliset toimijat, koska satelliittien rakentaminen ja vieminen maan kiertoradalle oli erittäin kallista. Teknologinen kehitys on kuitenkin johtanut siihen, että laitteiden koko ja hinta on laskenut merkittävästi. Tämä on mahdollistanut avaruuteen pääsyn myös pienemmille valtioille ja yksityisen sektorin toimijoille. Avaruus on nyt enemmän kuin koskaan kaikkien saavutettavissa.
Avaruustoiminnan demokratisoituminen on toisaalta hyvä asia, mutta kehityksellä on kaksi puolta: toimijoiden suuri lukumäärä tuo haasteita yhteisten pelisääntöjen löytämiselle avaruuden kestävän käytön suhteen. Olemmekin tuottaneet viime syksynä SpaceFinland.fi -sivuillemme eri näkökulmista avaruusetiikkaa pohtivan artikkelisarjan.
Tero Vihavainen, johtava asiantuntija, työ- ja elinkeinoministeriö. Kuva: Pekka Elomaa
Arja: Miten avaruusteknologia näkyy arkipäivässämme?
Tero: Avaruustoiminta voidaan jakaa viiteen osaan. Ensimmäinen on kaukokartoitus. Siinä maapalloa kiertävät satelliitit, jotka mittaavat ja havainnoivat toimintaa maanpinnalla ja ilmakehässä. Toisena on navigointi. Satelliitit lähettävät signaaleja, joiden perusteella loppukäyttäjän vastaanotin, esimerkiksi matkapuhelin, voi laskea oman sijaintinsa. Kolmas osa-alue on tietoliikenne, jossa satelliitteja käytetään täydentämään tai korvaamaan maanpäällisiä tietoverkkoja.
Neljäs on tutkimus, kuten miehitetyt lennot tai luotaimien lähettäminen. Nämä tarjoavat tieteen tekemiselle ainutlaatuiset olosuhteet, joita ei maan päällä voida saavuttaa. Viidentenä on avaruuden havainnointi maasta käsin, esimerkiksi toisten taivaankappaleiden, maan kiertoradalla liikkuvien esineiden tai vaikkapa avaruussään ja auringon aktiivisuuden havainnointi.
Arja: Voisitko kertoa käytännön esimerkkejä kerätyn tiedon hyödyntämisestä?
Tero: Kaukokartoituksen avulla esimerkiksi maa- ja metsätaloudessa saadaan tietoa metsänkasvusta tai peltojen lannoitusten tarpeellisuudesta. Pystytään täsmätoimiin, joilla säästetään rahaa ja luontoa. Sääennusteet ovat iso asia kuten myös katastrofiseurannat vaikkapa maanjäristys- ja tulva-alueilla.
Maanpinnalta tehdyllä seurannalla voidaan selvittää pistemäisistä tilanteita mutta satelliiteilla seurantaa voidaan tehdä globaalisti ja saada laaja-alaista ja pitkäaikaista tietoa esimerkiksi ilmastomuutoksesta. Suomelle erityispiirteinä jäätilanteen selvittäminen ja jäänmurron ohjaaminen ovat tärkeitä.
Toki näiden arkipäiväisten käyttökohteiden lisäksi avaruuspalveluille on olemassa myös tiedusteluun ja turvallisuuteen liittyviä sovellutuksia.
Arja: Kuvaamasi esimerkit ovat kuin tietopankkia vihreän siirtymän toteuttamiselle. Entä muut?
Tero: Satelliittinavigointi on minulle hyvin läheinen asia ja sulautunut laajalle osaksi yhteiskunnan toimintoja. Parhaitenhan me tunnemme autonavigaattorit ja matkapuhelimen karttasovellukset.
Avaruuden aseistaminen olisi erittäin kallista puuhaa. On toki kamalaa sanoa näin, mutta asejärjestelmien rakentaminen maanpinnalle on edullisempaa ja tehokkaampaa.
Liikenne- ja logistiikkapalveluissa satelliittinavigointiin tukeutuen saadaan tavara liikkumaan sutjakkaasti. Lennonjohto pystyy ohjaamaan lentoliikennettä niin, että säästetään polttoainetta eikä kierrellä ilmassa odottamassa laskeutumislupaa. Samalla tavalla voidaan optimoida rahtilaivojen lähestymistä purkamaan lastiaan satamiin. Tieliikenteessä voidaan puolestaan antaa etuuksia vaikkapa julkiselle liikenteelle. Sijaintitieto on myös tärkeää pelastustoimelle ja ylipäätään viranomaisille kuten tullille ja rajavartijoille. Hyötyä on etenkin tilannekuvan luomisessa ja tapahtumien hallinnassa.
Satelliittitietoliikenteessä perinteisin ja edelleen suurin sovellusalue on televisio- ja radiolähetykset. Nykyään satelliittien kautta voidaan myös reitittää laajakaistaa internetin tapaan harvaanasutuilla alueilla, merellä tai ilmassa eli alueilla joilla matkapuhelinverkko ei toimi. Siviilikäytön ohella sovellutuksilla on myös turvallisuuskäyttöä. Esimerkiksi, jos katastrofialueilla on maanpäällinen infra tuhoutunut, voidaan alueelle rakentaa viestintäyhteys satelliittien kautta.
Avaruuden havainnoissa avaruussää ja auringon aktiivisuuden seuranta ovat merkittävä asia. Auringon purkauksista voi tulla maahan energiapiikkejä, jotka voivat aiheuttaa hetkellisiä häiriöitä tai vikaantumisia sähköisiin järjestelmiin. Suomessa tämä on tärkeä tutkimusalue, koska maan magneettikentän ominaisuuksien vuoksi avaruussään ilmiöt ja niiden vaikutukset ovat pohjoisilla alueilla voimakkaampia.
Sitten ovat avaruusesineet…
Arja: … ja uskomattoman suuri avaruusromun määrä. Luin, että kiertoradoille on viety yli 10000 satelliittia, joista toimintakykyisiä oli pari vuotta sitten 1200, loput raatoja tai romuna. Alle 10-senttisiä mutta yli sentin kokoisia palasia on arviolta miljoona. Sitä pienempiä on 130 miljoonaa.
Tero: Avaruusromu on iso ongelma. Vielä pystytään elämään sen kanssa mutta jos tilanne menee huonommaksi, romu voi jopa estää tiettyjen kiertorajojen käytön. Peukalonpään kokoisen mutterin osuessa satelliittiin noin 25000 kilometrin tuntivauhdilla, se rikkoutuu ja samalla lähtee taas uusia pieniä ja suurempiakin sirpaleita kiitämään avaruudessa.
Olisi erittäin tärkeää, että kaikki toimijat sitoutuisivat avaruuden kestävän käytön periaatteisiin. Keskeistä on, että kun avaruusesineitä lähetetään, niiden toiminta suunnitellaan siten, että ne poistuvat kiertoradalta automaattisesti elinikänsä lopussa.
Tulevaisuudessa voidaan myös yrittää poistaa toimintakyvyttömiä esineitä, mutta maan kiertoratojen siivoaminen avaruusromusta ei ole helppoa. Esimerkiksi esineen tuuppaaminen kiertoradalta voisi olla mahdollista, mutta siinä tulee vastaan teknisten haasteiden lisäksi myös kansainväliseen sopimiseen ja oikeuteen liittyvät kysymykset. Kaikki ymmärtävät lähiavaruudessa tarpeen romun vähentämiseksi, mutta sitovien sopimusten tekeminen on haastavaa
Arja: Euroopan Unionin Galileo -paikannusjärjestelmä on siviilien hallinnoima toisin kuin sotilaallisesti johdettu GPS. Millainen on eurooppalainen avaruusrakennelma?
Tero: EU:n avaruusohjelma-asetus (EU 2021/696) määrittää ohjelman sisällön. Sen toimeenpanovastuu on EU komissiolla, jolla on tukenaan kaksi toimijaa: EU:n avaruusohjelmavirasto EUSPA ja Euroopan avaruusjärjestö ESA. EUSPA toimii toiminnassa olevien järjestelmien operoijana ja ylläpitäjänä, kun ESAn roolina on järjestelmien tutkimus- ja kehitystoiminta. Avaruusohjelman rahoitus tulee EU-budjetista.
EU:n avaruusohjelmassa on neljä komponenttia: 1) Galileo- ja EGNOS-satelliittinavigointijärjestelmät, 2) Copernicus-maahavainnointijärjestelmä, 3) jäsenmaiden viranomaisille suunnattu GOVSATCOM-tietoliikennejärjestelmä sekä 4) maata kiertäviä avaruusesineitä havainnoiva SST-järjestelmä. EU:n avaruusohjelma on kokonaisuudessaan siviiliviranomaisten ylläpitämä ja hallinnoima.
Arja: Onko järkeä, että eri maat ovat luoneet omia järjestelmiään? Miten paljon tehdään yhteistyötä?
Tero: Kaikkien satelliittien operointi ja tiedonvälitys perustuu radioviestintään. Avaruustoimintaan käytettävien radiotaajuuksien jakamisesta sovitaan globaalisti kansainvälisen televiestintäliiton ITUn puitteissa. Mukana on 193 jäsenvaltiota.
Myös esimerkiksi eurooppalainen Galileo-navigointijärjestelmä on suunniteltu yhteensopivaksi amerikkalaisen GPS:n, kiinalaisen BeiDou:n ja venäläisen GLONASS-järjestelmän kanssa. Vastaanottimet, kuten matkapuhelimet, voivatkin hyödyntää tyypillisesti näitä kaikkia järjestelmiä paikannussovelluksissaan. Tämä tuo tiettyä vakautta arjessa, kun kukaan ei ole riippuvainen vain yhdestä järjestelmästä.
Eurooppalaiset ovat edelläkävijöitä kaukokartoituksessa. Copernicus-maahavainnointijärjestelmä tuottaa korkealaatuista tietoa esimerkiksi vesistöjen tilasta ja hiilidioksidipäästöistä. Kerätyt havaintoaineistot ovat avoimesti ja maksuttomasti kaikkien saatavilla, myös Euroopan ulkopuolella.
Arja: Toimit työ- ja elinkeinoministeriössä avaruusasioiden johtavana asiantuntijana sekä avaruusasioiden neuvottelukunnan pääsihteerinä. Mitä neuvottelukunta tekee?
Tero: Suomessa on hajautettu avaruushallinto. Neuvottelukunta ohjaa kansallisen avaruusstrategian käytännön toteutusta, kehittää avaruustoimintaympäristöä sekä koordinoi hallinnonalojen yhteistyötä. Se koordinoi myös Suomen kansainvälistä yhteistyötä avaruusasioissa sekä edistää avaruusalan näkyvyyttä ja viestintää.
Arja: Kuinka yksityisyyttä suojataan satelliiteilla kerättävissä tiedoissa?
Tero: Sinänsä satelliittinavigointia tai satelliittitietoliikennettä ei voida käyttää yksittäisten ihmisten valvontaan – niiden avulla voidaan välittää signaaleja vain maan suuntaan, ei takaisin.
Mikäli esimerkiksi paikannustieto halutaan jakaa vastaanottimesta muille, se tulee tehdä vaikkapa matkapuhelinverkon välityksellä. Maasta otetuissa satelliittikuvissa erottuu yksittäisiä rakennuksia, mutta esimerkiksi Copernicus-järjestelmän tarkkuus ei riitä lähellekään yksittäisten ihmisten tai ajoneuvojen tunnistamiseen. Yksityisyyden suojasta toki keskustellaan jatkuvasti.
Arja: Tähtitaivaan pitäisi olla rauhan tyyssija. Miltä mielestäsi näyttää tulevaisuus?
Tero: Avaruuden aseistaminen olisi erittäin kallista puuhaa. On toki kamalaa sanoa näin, mutta asejärjestelmien rakentaminen maanpinnalle on edullisempaa ja tehokkaampaa. Satelliiteilla on rooli tiedustelussa ja tietoliikenteessä, mutta se on enemmän sotilaallisen toiminnan tukitoimintaa. En pidä todennäköisenä avaruuden militarisoitumista.
Arja: Scifi ja uhittelupuheet kyllä pelottelevat. Mutta jos satelliitteja tai muita avaruusesineitä ryhdytään tuhoamaan sotilastarkoituksissa, syntyy vain lisää avaruusromua – ja se osuu aina omaan nilkkaan. Mutteri tai maalinhippu voi tehdä valloituspyrkimykset tyhjiksi ja aseista vain kiertoradan romua.