Yhdysvaltain ilmavoimien sotilaallinen sääsatelliitti DMSP-13 räjähti helmikuun 3. päivänä kiertoradallaan 43 jäljitettävään osaan. Yleensä tällaisista tapauksista tiedotetaan julkisesti, jotta muut avaruusmaat voivat varautua avaruusromun aiheuttamaan vaaraan, mutta nyt amerikkalaisilta ei saatu tietoa tapauksesta – eikä virallisesti ole saatu vieläkään.

Euroopan avaruusjärjestön avaruustilannetta tarkkailevan toimiston mukaan hieman yli 800 kilometrin korkeudessa tapahtunut räjähdys ei aiheuta ainakaan suoraa vaaraa eurooppalaisille satelliiteille. Lähimpänä avaruusromupilveä ESAn satelliiteista käy jäätutkijasatelliitti CryoSat, mutta sekin on turvallisen matkan päässä.

Korkeusalue 800 kilometrin tienoilla on tyypillinen Maata tutkivien ja havaitsevien satelliittien käyttämä kiertorata, ja siellä on myös joitain tietoliikennesatelliitteja.

Oletettavasti DMSP-13:n räjähdyksessä syntyneet suuremmat kappaleet, ohessa syntyneet pienemmät osat ja niiden keskinäisten törmäysten johdosta syntyvät palaset pysyvät ainakin toistaiseksi rajatulla, joskin varsin kookkaalla alueella. Ajan kuluessa syntynyt avaruusromu leviävää ja putoavaa alemmaksi laajenevaksi pilveksi.

ESA on saanut nyt tietoa Yhdysvalloista ja analysoi parhaillaan tarkemmin tapauksen vaikutuksia.

Syynä sähköhäiriö?

DMSP-F13 -satelliitti (Defense Meteorological Satellite Program Flight 13) laukaistiin avaruuteen vuonna 1995, joten se oli jo 20 vuotta vanha. Se oli aurinkosynkronisella kiertoradalla, joka kulki jotakuinkin Maan napojen kautta noin 800 km:n korkeudessa.

Se ei enää kuulunut Yhdysvaltain tärkeimpiin kiertoradalla oleviin sotilaallisiin sääsatelliitteihin, sillä siitä tuli virallisesti varasatelliitti vuonna 2006. Koska avaruudessa on jo kuusi muuta DMSP-sääsatelliittia, ei räjähdys vaikuta Yhdysvaltain kykyyn saada sotilailleen säätietoja.

Tapauksesta saatujen tietojen mukaan syyksi räjähdykseen arvellaan satelliitin sähköjärjestelmässä tapahtunutta vikaa, joka olisi saanut aikaan laajemman vian, joka olisi saanut aikaan räjähdyksen (kun esimerkiksi jäljellä oleva ajoaine olisi syttynyt). Sen jälkeen satelliitti menetti asennonhallintakykynsä ja yhteys siihen katkesi.

Ainakaan toistaiseksi ei ole siis olemassa mitään merkkejä siitä, että satelliitti olisi tietoisesti tuhottu avaruudessa.

Omituista tapahtumassa on kuitenkin se, että Yhdysvaltain strateginen komentokeskus USSTRATCOM ei tiedottanut muita räjähdyksestä, eikä ole kertonut asiasta vieläkään virallisesti mitään.

Ensimmäisenä DMSP-F13:n räjähdyksestä kertoi amerikkalainen satelliitteja ja niiden ratoja tutkiva T.S. Kelso helmikuun 25. päivänä, kun hän havaitsi 26 uutta kappaletta paikassa, missä sääsatelliitti oli aiemmin.

Vaikka satelliitin räjähdys ei ole vakava tapaus avaruusromun syntymisen kannalta, olisi siitä pitänyt tiedottaa muita satelliittioperaattoreita välittömästi.

Aalto-yliopiston opiskelijoiden satelliittihanke Aalto-1 otti taas yhden askeleen eteenpäin, kun satelliitille saatiin järjestettyä kyyti avaruuteen. Se lähetetään kiertoradalle amerikkalaisella Falcon 9 -kantoraketilla ensi vuoden syksynä. 

"Tarkka päivämäärä selviää vasta myöhemmin", sanoo projektin vastuullinen johtaja, professori Jaan Praks. 

"Satelliittimme valmistuu kesään mennessä, jonka jälkeen toimitamme sen eteenpäin rakettiin integroitavaksi laukaisuvälittäjän kautta. Kesän aikana siihen tehdään tulevassa laukaisupaikassa vielä tarvittavat testaukset".

Aalto-1 on ensimmäinen satelliitti, joka on sekä suunniteltu että rakennettu kokonaan Suomessa. Mukana hankkeessa on Aalto-yliopiston lisäksi koko joukko suomalaisia yliopistoja ja instituutteja. VTT:n kehittämää spektrometrilaitetta käytetään ympäristön kaukokartoittamiseen. Satelliitissa testataan myös Ilmatieteen laitoksen kehittämää sähköstaattista plasmajarrua. Plasmajarrun avulla satelliitti voidaan jarruttaa alemmalle radalle, kun se on täyttänyt tehtävänsä. Näin satelliitti tuhoutuu syöksyessään ilmakehään eikä jää kiertämään Maapalloa avaruusromuna. Aalto-1 -satelliitin pienen säteilymittarin vuorostaan rakensivat Helsingin yliopiston ja Turun yliopiston opiskelijat ja tutkijat.

Satelliitin insinöörimalli on parhaillaan testattavana Espoon Otaniemessä. Kevään aikana ennen odotettua hetkeä on edessä vielä monia vaiheita.

"Olemme rakentaneet satelliitista niin kutsutun insinöörimallin, jolle teimme tärinätestin muutama viikko sitten", laatupäällikkö Tuomas Tikka kertoo. "Testasimme kriittisiä kohtia, miten ne kestävät laukaisun voimat ja tärinät. Testi meni hyvin. Löysimme pieniä ongelmakohtia, ja ne korjataan lopulliseen satelliittiin".

"Nyt olemme laittaneet tilaukseen satelliitin lentomallin osat. Itse satelliitin kokoaminen alijärjestelmistä sujuu muutamassa päivässä, mutta järjestelmien keskinäisen toiminnan varmistaminen ja ohjelmointi vie aikaa."

Yksi suuri testi on vielä tulossa. Tammikuun aikana suoritetaan lämpötyhjiötestit insinöörimallille tavoitteena testata, miten satelliitti kestää avaruuden suuria lämpötilavaihteluja. Lisäksi kevään aikana tehdään myös paljon ohjelointityötä.

Lauma satelliitteja

Kun Aalto-1:tä kuljettava Falcon 9 nousee matkaan Floridasta ensi vuoden syksyllä, on kyseessä monessa mielessä historiallinen tapaus. Paitsi että ensimmäinen suomalaissatelliitti pääsee tuolloin avaruuteen, vie raketti näillä näkymin kiertoradalle kautta aikain suurimman kerrallaan laukaistun satelliittimäärän. Mukana on yhteensä noin 80 nanosatelliittia. Nanosatelliitit ovat standardisoituja pieniä satelliitteja, jotka painavat noin 1-10 kg. Aalto-1 on myös sellainen.

Aalto-1 -satelliitin toimittaa perille rakettiin hollantilainen laukaisuvälittäjä Innovative Solutions in Space ja laukaisee avaruuteen SpaceX -yhtiö.

Jos kaikki sujuu hyvin, saadaan yhteys Aalto-1 -satelliittiin jo muutaman tunnin kuluessa laukaisuun jälkeen, mutta viimeistään vuorokauden sisällä. Satelliittia seurataan Espoon Otaniemestä. Sen elinkaaren odotetaan olevan noin kaksi vuotta, mutta parhaimmassa tapauksessa jopa viisi vuotta.

"Aalto-1 -satelliitin tavoite on kolmen mukana olevan hyötykuorman toiminnan seuraaminen ja demonstrointi avaruudessa", kertoo Praks. "Tämä projekti on kehittänyt valtavasti suomalaista avaruustekniikan koulutusta".

Aalto-1 on opiskelijasatelliittiprojekti, jota vetää Aalto-yliopiston sähkötekniikan korkeakoulun radiotieteen ja -tekniikan laitos. Satelliitti on suunniteltu ja rakennetaan pääasiassa opiskelijavoimin opinnäytetöiden ja projektitöiden puitteissa. Vuonna 2010 alkaneessa projektissa on ollut mukana yhteensä jo yli 80 opiskelijaa. Tiedetuubi on seurannut hanketta tiiviisti ja tekee niin jatkossakin.

Sunnuntai 28. syyskuuta oli hiljainen Nasan Suomi NPP -satelliitin lennonjohdossa, kunnes tuli hälytys: noin kymmenen senttiä halkaisijaltaan oleva tunnistamaton avaruusromun kappale oli kiitämässä lähes suoraan päin satelliittia. Kun tilannetta tutkittiin tarkemmin, kävi ilmi, että jotakuinkin 27 000 kilometrin tuntinopeudella kiitäneen kappaleen ohitus tapahtuisi alle sadan metrin päästä – mikä kiertoradalla olevien kohteiden tapauksessa ei ole käytännössä mitään. Epävarmuudet huomioiden oli siis täysin mahdollista, että kappale voisi törmätä tiistaina 30. syyskuuta kalliiseen Maata havaitsevaan satelliittiin.

”Koska Suomi NPP liikkuu radallaan päinvastaiseen suuntaan kuin avaruusromun palanen, niiden suhteellinen törmäysnopeus olisi ollut lähes 56 000 km/h”, selitti Harry Solomon, satelliitin lennon johtaja Nasan Goddardin avaruuslentokeskuksesta.

”Jos törmäys olisi tapahtunut, ei se olisi ollut vain tuhoisaa satelliitille, vaan myös ikävä tapaus muutenkin, koska siitä olisi tullut avaruuteen tuhansia uusia pieniä avaruusromun palasia.”

Niinpä maanantaina 29. syyskuuta illalla Suomen aikaa lennonjohto aloitti väistötoimet. Käytännöllisesti katsoen kaikki satelliitit on varustettu ohjausrakettimoottoreilla, joilla niiden rataa voidaan muuttaa. Helpoin, ja siksi yleisin tapa väistää kappaletta, on nostaa tai laskea ratakorkeutta väliaikaisesti.

Maata kiertää avaruudessa yli 20 000 kappaletta, joiden radat tiedetään ja niitä voidaan seurata. Näistä noin tuhat on toimivia satelliitteja. Nyt törmäysuhan aiheuttanut kappale oli varsin pieni, eikä juuri sitä pienempiä kappaleita pystytäkään seuraamaan – eikä siksi niiden törmäysuhkaa osata määrittää kunnolla.

Satelliitit joutuvat tekemään tällaisia väistötoimia aina silloin tällöin, mutta useimmiten niihin osataan varautua hieman aikaisemmin. Jopa Kansainvälinen avaruusasema muuttaa rataansa satunnaisesti väistääkseen avaruusromua.

Suomi NPP -satelliitille tämä oli neljäs väistöliike. Kappaleen rataa tutkittaessa on päätelty, että uhkaaja oli peräisin Thorad-Agena -kantoraketista, joita Yhdysvallat käytti vuosien 1966 ja 1972 välillä Corona-vakoilusatelliittien laukaisuun.

Myös edellinen Suomi NPP:n väistämä kappale oli peräisin kantoraketista. Tämän vuoden tammikuussa Delta 1 -raketin kappale uhitteli sitä.

Suurin vaara noin 800 kilometrin korkeudessa oleville satelliiteille, kuten 830 km:n korkeudella kiertävälle Suomi NPP:lle, koituu kuitenkin kiinalaisesta Fengyun-1C -sääsatelliitista, jonka Kiina tuhosi ohjuksella vuonna 2007. Räjähdys ja törmäys levittivät kymmeniä tuhansia pieniä kappaleita avaruuteen tuolle korkeudelle, ja ne ovat erittäin hankalia siksi, että ne ovat liian pieniä havaittaviksi.

Suomi-niminen satelliitti

Suomi NPP, eli Suomi National Polar-orbiting Partnership, on Nasan, Yhdysvaltain puolustusministeriön ja Yhdysvaltain liittovaltion sää- ja valtamerentutkimusorganisaation NOAA:n sääsatelliitti, joka laukaistiin melko täsmälleen kolme vuotta sitten, 28. lokakuuta 2011, Maata kiertävälle radalle Kaliforniasta, Vandenbergin lentotukikohdasta.

Kyseessä on maapallon napojen kautta kulkeva ns. polaariradalla oleva satelliitti, joka kuvaa ja mittaa ilmakehää, pilviä, merta ja maata alapuolellaan rutiininomaisesti tutkimus- ja ennustamiskäyttöön. Jotta se pystyisi tekemään työtään mahdollisimman tarkasti, sitä pidetään koko ajan alle 20 kilometrin tarkkuudella juuri halutulla kiertoradalla.

Nimessä oleva ”Suomi” ei tarkoita maatamme, vaan se tulee suomalaista sukujuurta olevasta Verner E. Suomesta. Hän oli tärkeä taustavaikuttava Yhdysvaltain ensimmäisiä sääsatelliitteja suunniteltaessa ja käytettäessä.

Alla oleva video on koostettu Suomi NPP:n havainnoista:

Suomi NPP:n törmäysuhasta kertoi SpaceMart -nettisivusto.

Kansainvälisen avaruusviikon teemana tänä vuonna on teemana tänä vuonna on “Avaruus näyttää tietä” ja tarkoituksena on kiinnittää huomiota avaruuden osuuteen arkipäiväisessä elämässämme, erityisesti satelliittinavigointiin, ja laajemmin avaruustutkimuksen merkitystä laajemmin maailmankuvallemme.

Päätapahtuma Heurekassa 4.–5. lokakuuta 2014

Avaruusviikonloppuna 4.-5.10. kello 10-18 Heurekassa juhlitaan 60-vuotiasta Cerniä ja vietetään Kansainvälistä avaruusviikkoa. Tapahtumaan on vapaa pääsy.

Tutustu kaukoputkiin ja komeettoihin, satelliitteihin ja suomalaiseen avaruustutkimukseen. Kuinka GPS oikeastaan toimii? Millainen on ensimmäinen suomalainen satelliitti, joka lähetetään avaruuteen ihan kohta? Kokkaa itse komeettaydin tai kokeile limutölkistä tehtyä hiukkasilmaisinta!

Nyt päästään myös potkimaan protoneja, kun hiukkaskiihdyttimeen voi astua sisään. Pelimaailmassa voit valita vaikkapa Angry Birds -protonin ja kuulla tutkijoiden kertovan, mitä hiukkastutkimuskeskus CERNissä oikeasti tapahtuu protonien törmätessä. Suurikokoinen uusi peli on kehitetty CERNissä, ja sen mahdollistavat Helsingin yliopiston hiukkastutkijat ja Rovio Entertainment.

”Roviolle CERN on ollut hauskan oppimisen innoittaja, josta kutkuttavana esimerkkinä on Heurekaan tuotu Angry Birds -hiukkaskiihdytin”, sanoo Rovion oppimisliiketoiminnan johtaja Sanna Lukander.

Heurekan planetaariossa tarjolla on avaruusaiheisia erikoisesityksiä. Lähde pikavisiitille planeettakuntaan Tiedetuubin Markus Hotakaisen opastamana. Tai nouse Nordenskiöldin Vega-laivaan tähtiä tähyilemään ja Koillisväylää etsimään Tuukka Perhoniemen mukana. Heurekan esittämässä Avaruuden ikkunoissa yleisö pääsee itse vaikuttamaan siihen, mihin avaruuden kolkkaan tai kojeeseen tutustutaan.

Auditoriossa asiantuntijat kertovat muun muassa Higgsin bosonin metsästyksestä ja merkityksestä, kosmisen säteilyn hiukkasten tutkimuksesta, Euroopan hiukkasfysiikan tutkimuskeskus CERNistä, Rosetta-lennon tuoreista tuloksista, Mars-planeetan ajankohtaisesta komeettaohituksesta (joka tapahtuu kaksi viikkoa tämän tapahtuman jälkeen) ja satelliittinavigoinnin salaisuuksista. Auditorion jättikankaalla esitetään myös elokuva Particle Fever.

Kaikkiin Kansainvälisen avaruusviikonlopun esityksiin ja työpajoihin on vapaa pääsy. Heurekan näyttelyihin on normaalit pääsylippuhinnat. Tapahtuman järjestävät yhteistyössä Tiedetuubi, Helsingin yliopiston Fysiikan tutkimuslaitos, Pyhäsalmen maanalaisen fysiikan tutkimuslaitos, Aalto-yliopisto, CERN, Tähtitieteellinen yhdistys Ursa, Ilmatieteen laitos, Rovio Entertainment, Tekes, Suomen avaruustutkimusseura ja tiedekeskus Heureka.

Tiedetuubi seuraa koko viikonlopun ajan tapahtumia ja ellet pääse paikalle, sen kautta voit katsoa myös tunnelmia paikan päältä Heurekasta.

Muutokset ohjelmatietoihin ovat mahdollisia.

Lisätietoja: Heurekan tapahtumatuottaja Siina Vasama, siina.vasama@heureka.fi, 040 9015260.

Avaruusviikonlopun ohjelma

Tapahtumaan on vapaa pääsy, samoin planetaario-esityksiin. Heurekan näyttelyalueelle tarvitaan pääsylippu. Muutokset ohjelmaan mahdollisia.

Lauantaina 4.10. ja sunnuntaina 5.10.

10.00-18.00 Toimintapiste

Venäjällä, vain viitisensataa kilometriä Suomesta itään sijaitsevassa Plesetskin kosmodromissa on siviilikäyttöön muunnettu mannertenvälinen ohjus laukaisuvalmiina. Sen nokassa on Euroopan avaruusjärjestön kolme magneettikenttää tutkimaan lähtevää satelliittia ja jos kaikki käy hyvin, tämä Swarm-niminen kolmikko pääsee matkaan huomenna perjantaina 22.11. klo 14:02 Suomen aikaa. Laukaisua voi seurata mm. ESAn nettisivuilla.

Swarm-lennon tarkoituksena on siis tutkia maapallon magneettikentää. Vaikka planeettamme magneettisuutta harvemmin tulee ajatelleeksi, on se mukana monissa asioissa alkaen niinkin konkreettisesta kuin suunnistamisesta, päätyen siihen, että lähes kaikki elämä ja toiminta Maan pinnalla tapahtuu magneettikentän huomaamattomassa huomassa. Magneettikenttä sekä sähkövirrat maapallon sisällä ja ulkopuolella ovat vaikuttaneet täällä kaikkeen koko planeettamme historian ajan.

Elintärkeä magneettisuus

Mikäli Maalla ei olisi voimakasta magneettikenttää, todennäköisesti meitäkään ei olisi täällä: magneettikentän voi ajatella suureksi kuplaksi maapallon ympärillä. Se suojaa meitä kosmiselta säteilyltä ja Auringosta tulevalta hiukkasvirralta, aurinkotuulelta. Ilman magneettikentän suojaa olisi esimerkiksi ilmakehä kadonnut avaruuteen hieman samaan tapaan kuin on tapahtunut Marsissa.

Magneettisuus vaikuttaa myös moniin lähiavaruuden ilmiöihin sekä avaruussäähän. Revontulet tanssivat taivaalla magneettisten voimaviivojen suuntaisesti ja magneettikenttä ohjaa revontulet synnyttävät hiukkaset pohjoisille ja eteläisille alueille.

Vaikka tiedämme, että Maan magneettikenttä on tärkeä, emme tunne sitä kovinkaan hyvin. Pitkäaikaisissa magneettikentän mittauksissa, joita on tehty muun muassa ennätyksellisen kauan ja hyvin Suomessa, on huomattu miten magnettisuus on jatkuvassa muutoksessa. Magneettiset navat, pohjoinen ja etelä, siirtyvät koko ajan ja magneettikentän voimakkuus vaihtelee. Parin tuhannen vuoden välein magneettikentän suunta vaihtuu, jolloin pohjoisesta tulee etelä ja päinvastoin. Nyt magneettikenttä näyttää olevan heikentymässä ja on mahdollista, että napaisuuden vaihdos on jälleen tulossa. Mutta milloin ja mitä vaikutuksia sillä on – sitä ei osata sanoa!

Magneettikentän mittaajakolmikko

Swarm-satelliittien avulla toivottavasti näihin kaikkiin kysymyksiin saadaan vastauksia. Avaruus on paras paikka kartoittaa tarkasti Maan koko magneettikenttä, koska sieltä voidaan havaita samalla tavalla magneettikenttää joka puolelta planeettaa. Satelliittien avulla saadaan myös tietoa Maan sisustasta, kuorikerroksesta, mantereista ja meristä, minkä lisäksi avaruudesta voidaan myös mitata ionosfääriä sekä magnetostääriä kaukana pinnan yläpuolella.