Viime aikoina taivaalla on tapahtunut paljon muutakin kuin kaunis planeettojen asettuminen jonoon ja revontulinäytelmiä. SpaceX on hilannut uusia Starlink-satelliitteja avaruuteen häkellyttävällä tahdilla. 

Laukaisuita on ollut tähän mennessä 14 eli keskiarvona melkein kaksi viikossa. Lisäksi Falcon 9:t ovat vieneet taivaalle muita satelliitteja ja pari kuulaskeutujaakin, joten SpaceX:n tahti on ollut hurja.

Yhdessä laukaisussa on kyydissä 21 tai 23 Starlink-satelliittia. Näin ollen uusia satelliitteja jo noin 7000-satelliittiseen konstellaatioon on tullut tänä vuonna lähes 300.

Samaan aikaan yhtiö hilaa alas kiertoradalta vanhempia satelliittejaan, joissa on suunnitteluvirhe. Se saattaa saada satelliitin sammumaan, joten yhtiö tuo ne alas tuhoutumaan ilmakehässä niin kauan kuin satelliitit ovat vielä toimintakuntoisia.

SpaceX kertoi nyt helmikuun 12. päivä julkaisemassaan tiedotteessa, että satelliitit ovat ensimmäisiä ensimmäisen sukupolven satelliitteja. Ne laukaistiin avaruuteen vuosina 2019 ja 2020, eikä niitä varmaankaan kukaan jää kaipaamaan, sillä niissä ei ole kirkkautta vähentävää visiiriä ja uudet satelliitit ovat paljon kyvykkäämpiä kuin nämä metusalemit.

Satelliittien rataa pudotetaan vähitellen kuuden kuukauden aikana.

SpaceX:n mukaan Starlink-palvelut eivät kärsi tästä. Tiedote kertoo, että “SpaceX kykenee valmistamaan 55 satelliittia viikolla ja laukaisemaan niitä avaruuteen yli 200 kuukaudessa.”

Uuden sukupolven Starlink-satelliitteja juuri ennen niiden vapauttamista avaruuteen. Kuva: SpaceX.

Paitsi Starlink-satelliittien suuri määrä, niin myös hajonneiden satelliittien ja näiden alas ohjattavien satelliittien määrä saa jälleen ajattelemaan avaruuden lennonjohtosysteemiä. Lähiohitusten määrä on lisääntynyt ja törmäysriski kasvaa koko ajan.

Olisi hyvä, jos yhden yhtiön sijaan olisi kansainvälinen organisaatio, jonka tehtävänä olisi paitsi tarkkailla satelliittien ratoja, niin myös jakaa kiertoratoja ja koordinoida radalta toiselle siirtyviä ja alas pudotettavia satelliitteja.

Nykyisessä maailmantilanteessa tällaisen saaminen on kylläkin hankalaa.

Toinen riski, joka putoavista satelliiteista tulee, on niiden tippuminen asutuille alueille tai esimerkiksi lentokoneiden päälle. Starlink-satelliitit, kuten suurin osa muistakin satelliiteista, tuhoutuvat lähes kokonaan ilmakehän tulisessa syleilyssä, mutta eivät aina täysin: pieniä palasia satelliittien tukevatekoisimmista osista putoaa joskus alas Maan pinnalle saakka.

Kun satelliitteja putoaa nyt useammin ja useammin, muodostavat nämä pikku palaset yhä suuremman riskin. Usein lentoliikennettä varoitetaan jo putoavien satelliittien vaara-alueella, mutta ei läheskään aina.

Juuri tämän jutun julkaisun jälkeen SpaceX:n Falcon 9 -raketin osia putosi Puolaan. Onneksi tämä hiilikuituinen tankki ei pudonnut lentokoneen päälle. Kuvakaappaus BBC:n sivuilta.

Pitkällä tähtäimellä tämä ei ole kestävää, vaan jossain vaiheessa avaruuteen täytyy perustaa jonkinlaisia kierrätyskeskuksia vanhentuneille satelliiteille. Toivottavasti Starshipit (ja muut isokokoiset, uudelleenkäytettävät raketit?) voisivat rahdata niitä sieltä alas hävitettäväksi.

No, tähän on vielä aikaa. Nyt tärkeintä on vähentää avaruusromun määrää tuomalla satelliitteja ja rakettien ylimpiä osia alas ilmakehässä tuhoutumaan heti, kun niitä ei tarvita.

Jos ne jäävät kiertämään Maata avaruusromuna, niin tuloksena voi olla myös yhden ison romunpalan lisäksi paljon pientä romua. Ajan myötä sammuneetkin satelliitit saattavat räjähtää, kun jatkuva lämpeneminen ja kylmeneminen sekä muut avaruudessa olemisen rasitukset vaikuttavat niihin.

Tässä puolen vuoden aikana on tapahtunut kolme tällaista suuren avaruusromun hajoamista palasiksi.

Ensimmäinen oli 6. syyskuuta 2024, kun Atlas V -raketin Centaur (raketin ylin vaihe) hajosi ainakin kymmeneen osaan. Raketti oli vienyt GOES-17 -satelliitin avaruuteen vuonna 2018 ja ylin vaihe oli jäänyt sen jälkeen hyvin soikealle radalle, jonka ylin piste oli 34 949 km ja alin 7622 km. Satelliitti suuntasi geostationaariradalle, ja siksi ylimmän vaiheen rata ylettyi melkein sinne.

Tällaiselle radalle menevät raketit eivät yleensä pysty tulemaan takaisin ilmakehään ja tuhoutumaan siinä, joten ne niin sanotusti passivoidaan. Polttoaineet päästetään ulos ja akkujen varaus puretaan. Systeemit sammutetaan siten, että rakettivaiheesta ei olisi haittaa myöhemmin.

Centaur-rakettivaihe. Kuva: ULA.

Mutta Centaurien kanssa on ollut vaikeuksia aikaisemminkin. Samanlaisia tapauksia oli vuonna 2018 ja 2019, jolloin Centaurin passivointi ei ole nähtävästi onnistunut halutusti, ja ne ovat räjähtäneet. Toivottavasti Vulcan-raketeissa käytettävien uusien Centaur-rakettivaiheiden luotettavuus tässä suhteessa on parempi.

Toinenkin tapaus liittyy raketin ylimpään vaiheeseen. Blue Origin -yhtiön uusi New Glenn teki ensilentonsa tammikuun 16. päivänä, ja vaikka raketin ensimmäinen vaihe ei onnistunut palaamaan takaisin Atlantilla olleen lavetin päälle, sen toinen vaihe jatkoi suunnitellusti avaruuteen ja lentoa voi pitää onnistuneena. Jos mukana olisi ollut satelliitti, se olisi päässyt avaruuteen.

Satelliitin sijaan kyydissä oli Blue Ring -niminen laite, eräänlainen pieni avaruushinaaja, joka voi viedä siinä olevia satelliitteja oikeille radoilleen ja myöhemmin myös siirtää sekä huoltaa avaruudessa jo olevia satelliitteja. Tätä ei irrotettu rakettivaiheesta tällä kerralla, koska nyt testattiin lähinnä tietoliikennettä Blue Ringin ja lennonjohdon välillä.

Blue Ring avaruudessa piirtäjän hahmottelemana. Tällä kerralla laitetta ei irrotettu raketin ylimmästä vaiheesta. Kuva: Blue Origin.

Laukaisun jälkeen ylin vaihe inaktivoitiin, mutta nähtävästi ei kunnolla, sillä helmikuun 10. päivänä se rähähti.

Vaihe oli myös varsin soikealla radalla maapallon ympärillä; korkein piste 19300 km ja matalin 2400 km. Se on sen verran kaukana, että palaset pysyvät avaruudessa harminamme tuhansia vuosia.

Ja näiden välissä, lokakuun 19. päivänä 2024 Intelsat 33E -tietoliikennesatelliitti hajosi palasiksi geostationaariradalla. Tuolla radalla, jolla yksi kierros ympäri maapallon kestää yhden vuorokauden ja siksi siellä olevat satelliitit näyttävät pysyvän paikallaan taivaalla, on paljon sää-, tietoliikenne ja muita satelliitteja, joten romun syntyminen sinne on varsin ikävää.

Kyseessä on Boeing-yhtiön rakentama satelliitti, jonka kanssa samanlainen Intelsat 29E koki myös kovia vuonna 2019. Se menetti asennonsäätökykynsä todennäköisesti työntövoimajärjestelmässä olleen vian vuoksi, ja nytkin kaikki viittaa siihen, että ratahallintaan tarkoitettu rakettimoottori ja siihen liittyvät systeemit olisivat saaneet aikaan uudemmankin Intelsatin hajoamisen osiin. Siis räjähdyksen.

Piirros Intelsat 33E -satelliitista. Kuva: Boeing.

Kokonaisuudessa parin satelliitin hajoaminen ei ole iso asia, sillä arvioiden mukaan maapalloa kiertää noin 29 000 avaruusromukappaletta, jotka ovat kooltaan yli 10 cm. Sentin tai yli olevia on noin 670 000 ja millimetriä suurempia yli 170 miljoonaa.

Nämä tapaukset vievät kuitenkin lähemmäksi tilannetta, missä romua tulee yhä lisää ja romunpalaset törmäilevät toisiinsa saaden mahdollisesti aikaan ikävän ketjureaktion. Niin sanotussa Kesslerin syndroomassa lähiavaruus muuttuisi niin vaaralliseksi, että sen käyttö ei onnistuisi enää turvallisesti.

Yksi uhka lisää tähän synkistelyn täyttämään aikaamme…

*

Otsikkokuvassa on Grok2-tekoälyn luoma kuva hypoteettisen satelliitin hajoamisesta avaruudessa.

Teksti on julkaistu myös Ursan blogina.

Juttuun on lisätty kuva ja tieto Puolaan keskiviikkona 19.2. pudonneesta avaruusromun palasesta.

(Thalesin tiedote) Kaksi ranskalaisyhtiötä, Thales ja FEBUS Opticsin, ovat aloittaneet yhteistyön kriittisen merenalaisen infrastruktuurin valvonnassa ja suojaamisessa. Merten pohjissa olevien tietoliikenne- ja sähkökaapeleiden sekä putkien turvallisuus on noussut tärkeään osaan nykyisessä geopoliittisessa tilanteessa.

Merenalainen infrastruktuuri on ollut varsin vähän suojattua tähän mennessä. Ne ulottuvat usein pitkille matkoille vaikeassa ympäristössä, joten niiden valvominen on erityisen hankalaa.

Useat yhtiöt tuottavat ratkaisuja kaapelien ja putkien valvontaan, mutta Thalesin ja FEBUS Opticsin hajautetun akustisen havaitsemisteknologian ratkaisut ovat varsin ainutlaatuisia. Niiden käyttöönotto on helppoa ja edullista, koska ne vaativat vain yksisuuntaisen optisen valokuitukaapeliin. 

Sen avulla voidaan havaita akustisia signaaleja, jotka syntyvät valvotun kohteen lähellä tai päällä. Näin valvontaa voi tehdä saumattomasti koko infrastruktuurin pituudelta ja mahdollisten häiriöiden paikantaminen käy nopeasti sekä tarkasti.

Yhteistyössä Thalesin sonarjärjestelmät ja akustisten signaalien analysointityökalut yhdistetään FEBUS Opticsin kuituteknologiaan. 

"Tämä yhdistetty asiantuntemus tekee mahdolliseksi erittäin kyvykkäiden merivalvontaratkaisujen kehittämisen kriittisen merenalaisen infrastruktuurin suojaamiseksi ja turvaamiseksi," sanoo Thales Underwater Systems -yksikön miehittämättömien järjestelmien vedenalaisen sekä merenpohjan sodankäynnin johtaja Marc Delorme Thalesin tiedotteessa.

Käytät tietämättäsi koko ajan hyvin erilaisia antenneja. Matkapuhelimessa on montakin sellaista, ja vaikka taskussasi ei olisi kännykkää, nautit lähes koko ajan palveluita, jotka puolestaan käyttävät paljonkin tiedonsiirtoa – joka puolestaan käyttää antenneja.

Tulevaisuudessa antenneja käytetään vieläkin enemmän, koska jokainen langatonta tiedonvälitystä käyttävä laite vaatii antennin – kenties jopa useamman. 

Mitä enemmän antenneja on ja mitä suurempaa tiedonsiirtonopeutta halutaan käyttää, sitä hankalammaksi tällaisen antennisekamelskan hallitseminen on. Onneksi Tampereen teknillisen yliopiston tutkija, diplomi-insinööri Aki Hakkarainen on pohtinut asiaa väitöstyössään.

Giles kehitti valokuituvahvistimen periaatteen Bell-yhtiön laboratoriossa vuonna 1985 yhdessä Emmanuel Desurviren kanssa.

Aivan ensimmäisenä ajatuksen uudenlaisista, harvinaisilla maametalleilla seostetuista optista kuiduista esitti Southamptonin yliopiston tutkija David Payne, mutta Bell Labs tutki asiaa jo tuolloin. Esimerkiksi erbiumilla kyllästetty kuitu saattoi toimia ikään kuin valovahvistimina, ja siitä saatettiin kehittää laite, jonka avulla viimeinkin voitaisiin tehdä hyvin pitkiä valokaapeleita; niissä hiipuvaa valoa voitaisiin vahvistaa tasaisin välimatkoin erbium-vahvistimin.

Millennium-palkinnon nettisivu kirjoittaa Gilesistä ja hänen osuudestaan keksinnössä:

Randy Giles, Bellin laboratorioiden laservelho, oli aina ollut kiinnostunut kaikenlaisten optisten laitteiden valmistamisesta. Hän liittyi Desurviren ryhmään vuonna 1986 ja luotsasi laservahvistimen kehittämisestä teollisen kehityshankeen. “Suurin ero Southamptonin yliopistossa tehdyn tutkimuksen ja Bellin laboratorioissa tehdyn tutkimuksen välillä on se, että me olemme teollisuuslaboratorio. Joten hankimme välittömästi tarvittavat työvälineet ja resurssit, jotta pystyimme selvittämään keksinnön merkitystä televiestinnälle. Jokainen tuntui kärsimättömänä odottavan, voitaisiinko todellista tietoa todella vahvistaa hyvälaatuisena ja häiriöttömänä”, Giles kertoo.

Nykyaikaiset valokuituverkot eivät olisi mahdollisia ilman valovahvistimia; tietoliikenne ja internet puolestaan luottavat nykyisin yhä lisääntyvissä määrin valokuituun. Lisäksi optisilla vahvistimilla on käyttöä myös teollisuudessa, missä käytetään suuritehoisia lasereita merkitsemiseen ja työstöön. Myös lääketieteellisissä leikkauksissa käytettävät laserit hyötyvät näistä vahvistimista. Myös laseraseita kehittävät sotilaat ovat tekniikasta hyvin kiinnostuneita.

Ja keksinnön käytännön soveltaminen alkoi tästä, Randy Gilesin muistikirjan kuvasta.

Kuva on otettu Bell-laboratorioiden Crawford Hillin tutkimuslaitoksessa New Jerseyssä, missä Giles työskentelee edelleen optiikan ja optotroniikan parissa – tosin toimien nykyisin myös Bell Labsin Soulin toimipisteen johtajana etänä.

Jutussa on Millennium-palkinnon lisäksi toinenkin yhteys Suomeen: Bell Labs on nykyisin Nokian omistuksessa Alcatelin Nokiaan sulauttamisen kautta.

Tämä on maailman suurin satelliittitilaus ikinä. OneWeb, brittiläinen uusi internet-palveluyhtiö tilasi maanantaina Le Bourget’n ilmailu- ja avaruusnäyttelyssä 900 satelliittia Airbus Defence and Space -yhtiöltä. 

Satelliiteista noin 600 (tarkka luku täsmentyy myöhemmin) lähetetään kiertämään Maata ja loput pidetään toistaiseksi varalla säilössä.

OneWeb on huima suunnitelma, jonka takana on yhdysvaltalainen yrittäjä Greg Wyler. Hän aloitti rakentamaan pari vuotta sitten O3B-satelliittijärjestelmää, joka koostuu 12 edullisesta satelliitista, jotka tuovat internetin ja muita tietoliikennepalveluita maapallon alueille, missä laajakaistaisia nettiyhteyksiä ei ole juurikaan tarjolla. Tällaisia ovat esimerkiksi keskisen Amerikan maat, missä O3B on tullut hyvin kuuluisaksi.

OneWeb vie tätä samaa ajatusta pitemmälle ja luo koko maapallon kattavan laajakaistaverkon, mihin käyttäjät pääsevät käsiksi pienillä, kannettavilla päätelaitteilla käytännössä mistä päin maapalloa tahansa. Tämä on mullistavaa: ei roaming-maksuja, ei eri maiden omia nettimuodollisuuksia, vaan oma pääte tuo käyttäjälle netin missä vain, milloin vain.

Wylerin ajatuksena on lähettää nuo noin 600 satelliittia kiertämään Maata 20 eri kiertoradalla jotakuinkin 1200 kilometrin korkeudessa siten, että ne kattavat koko asutun maapallon. Koska satelliitteja on kullakin radalla noin 30, on useampi satelliitti käytännössä koko ajan näkyvissä mistä vain.

Satelliitit ovat noin 150 kg massaltaan ja kooltaan vajaan metrin kanttiinsa olevia laatikoita, joista sojottaa sivuille aurinkopaneelit. 

Yhdestä satelliiteista käyttäjien kanssa jaettava netti olisi nopeudeltaan vähintään kahdeksan gigatavua sekunnissa, ja yhdelle käyttäjälle OneWeb lupaa vähintään 50 MB sekunnissa. Tämä vaatii kehitteillä olevan 36 x 16 -senttisen tasoantennin käyttämistä.

Satelliitit olisivat myös yhteydessä toisiinsa avaruudessa ja muodostaisivat itse asiassa oman, nopean verkon keskenään, joka olisi sitten yhteydessä maanpäällisiin servereihin. Päätelaitteina voisivat olla tietokoneiden lisäksi puhelimet ja muut tietoyhteyttä käyttävät laitteet.

OneWeb kertoo tuovansa noin 10 teratavua sekunnissa lisää kapasiteettia maapallon nettiverkostoon, mikä vastaa noin puolta prosenttia koko maapallon vuodelle 2016 arvioidusta nettiliikenteestä.