Avaruustilannekuvalla tarkoitetaan kykyä seurata avaruuden olosuhteita ja kappaleita sekä satelliittitoimintaa. Tarkastelemme kansallista avaruustoimintaa ja sitä, miten kyvykkyydet kytkeytyvät laajemmin varautumiseen ja maanpuolustukseen.
Kuva: Iceye
Earth-to-space: avaruuden seuranta maassa olevilla järjestelmillä
Avaruuden ja geoympäristön muutosten jatkuva ja pitkäaikainen seuranta on oleellinen osa kansallista varautumista. Uhkien seurantaa ei pidä rakentaa naapurimaiden kyvykkyyksien eikä hyväntahtoisuusolettaman varaan. Maanpäälliset järjestelmät ja niiden kattava globaali verkosto on tärkein avaruuden tilannekuvan seurantatapa. Energiaa on helposti saatavilla, ja siksi voidaan käyttää erittäin suuria ja tehokkaita tutkia ja lasereita avaruuskappaleiden havainnointiin ja seurantaan. Suomessa laserpohjaista seurantaa tekee Maanmittauslaitos, ja avaruuspalveluita tuottaa muun muassa Ilmatieteen laitos.
Sodankylän geofysiikan observatoriolla avaruuden tapahtumia on seurattu jo toista sataa vuotta. Jokapäiväiseen operatiiviseen toimintaan kuuluu avaruuskappaleiden tutkahavainnointi, säteily- ja radioympäristössä sekä maapallon magneettikentässä tapahtuvien muutosten seuranta. Observatoriosta on havaittu niin Kurskin räjähdykset, epäonninen Bulav-ohjuskoe kuin myös Tsar Bomban räjäytys.
Arktisella napa-alueella on tärkeä rooli avaruusperäisten häiriöiden havaitsemisessa. Napapiirin pohjoispuolisilta alueilta näkee käytännössä koko globaalin geoympäristön. Satelliittiperäisten toimintojen lisääntyessä kasvaa avaruuden häiriöiden vaikutus yhteiskunnan arkisiin ja kriittisiin toimintoihin.
Kuva: Thomas Ulich
Space-to-space: avaruuden seuranta avaruusjärjestelmillä
Avaruustilannekuvan luomisessa päävastuu havainnoinnissa on maanpäällisillä järjestelmillä. Ne eivät kuitenkaan havaitse kaikkia kohteita, ja tilannekuvan tarkkuuden parantamiseksi voidaan käyttää avaruudesta avaruuteen tehtävää ympäristön seurantaa.
Avaruudessa tehtävän havainnoinnin etuja maanpäällisiin järjestelmiin verrattuna ovat etenkin pääsy lähemmäs kiinnostavia objekteja sekä ilmakehän aiheuttamien häiriöiden välttäminen havainnointilaitteen ja kohteen välillä. Tämä mahdollistaa esimerkiksi hyvin pienten kappaleiden havainnoinnin ja seurannan. Avaruudessa lentävä laite voi olla hyvinkin lähellä kohdetta, kun taas maanpinnalla oleva laser- tai tutkajärjestelmä on kaikissa tilanteissa satojen tai jopa tuhansien kilometrien päässä kohteesta.
Tulevaisuudessa avaruuspohjainen havainnointi tuo uusia mahdollisuuksia turvallisuuden varmistamiseksi, kun esimerkiksi avaruusromun liikkeitä voidaan seurata tarkemmin tai satelliittien välisellä viestinnällä estää törmäyksiä. Samalla havainnointitiedon hyödyntäminen tiedusteluun ja vakoiluun kuitenkin todennäköisesti lisääntyy. Epäselvä sääntely ja järjestelmien haavoittuvuus jättävät tilaa vihamieliselle vaikuttamiselle.
Space-to-Earth: maan pinnan tapahtumien havainnointi satelliiteilla
Suomalainen kaupallinen satelliittitoiminta on noussut 2010-luvulta alkaen merkittäväksi jo eurooppalaisessa mittakaavassa. Aalto-yliopiston avaruusohjelmasta on noussut niin kaupallista kuin tieteellistä satelliittitoimintaa, jonka pohjalta on kyetty kehittämään disruptiivisia teknologioita, kuten Iceyen pienten tutkasatelliittien tuottama tutkakuvatieto ja erityisesti kasvavan konstellaation avulla syntyvä mahdollisuus kuvata kiinnostuksen kohdetta parhaimmillaan jopa useita kertoja päivässä. Synteettisen apertuurin tutkan asentaminen pieneen satelliittiin mahdollistui yrityksen kehittämän teknologian avulla, ja pieni koko puolestaan vähentää kustannuksia merkittävästi aiempaan teknologiaan verrattuna.
Suomalaisia satelliitteja tehdään julkisrahoitteisissa ohjelmissa ja yksityissektorilla. Tutkimussatelliitteja tehdään esimerkiksi Suomen Akatemian Foresail-huippuyksikössä ja EU:n rahoittamassa LappiSat Avaruusteknologiakeskuksessa. Euroopan unionin Interreg-ohjelman avulla rahoitettu Kvarken Space Center -ohjelma valmistelee oman satelliitin laukaisua sekä saatavilla olevan kaukokäyttödatan yhdistämisen ja analysoinnin mahdollistamia uusia palveluita. Kuva Space valmistelee nanosateliittikonstellaatiota, jonka kaukokäyttödata perustuu hyperspektriteknologiaan. Isaware puolestaan rakentaa satelliitteja ja instrumentteja aurinkohäiriöiden seurantaan.
Naton helmikuussa 2023 julkaisema APSS (Allied Persistence Surveillance From Space) yhdistää seitsemäntoista jäsenmaan (ml. Suomi) sekä Ruotsin avaruudellisia valmiuksia uuteen virtuaaliseen ”Aquila”-konstellaatioon, jonka tarkoituksena on yhdistää valtiollisten ja kaupallisten toimijoiden suorituskykyjä allianssin käyttöön. Kansainvälisen yhteistyön merkitys on kasvussa myös EDA:n (European Defence Agency) projekteissa. Suomalaisilla avaruusalan yrityksillä on näiden hankkeiden kautta uusia liiketoimintamahdollisuuksia.
Kuva: EISCAT Scientific Association
Havainnointi uhkaa sekä tuottaa turvallisuutta
Pohjoinen sijainti on Suomelle avaruustilannekuvan kannalta mahdollisuus. Viimeaikaiset turvallisuusympäristön muutokset alleviivaavat polaarialueiden merkitystä globaalissa varautumisessa. Polaarialueen muutoksia ja avaruusperäisten häiriöiden vaikutuksia pystytään parhaiten seuraamaan polaarialueelta.
Suomen tulee rakentaa riittävä kansallinen omavaraisuus avaruusuhkiin varautumiseksi. Tämä tarkoittaa esimerkiksi perusvalmiutta etsiä ja seurata avaruuden kohteita ja varautua omalle maaperälle putoaviin avaruuden kappaleisiin. Kansallinen omavaraisuus korostuu laajoissa kansainvälisissä kriiseissä, jolloin muiden valtioiden kyvykkyyksiin ei voida tukeutua. Yhteiskunnan toimintojen riippuvuus satelliittitoiminnoista lisää häiriöiden vaikutusta arkeen, ja myös kansalaisten taitoja varautua ja selvitä uhkista tulee kehittää.
Avaruus ei ole enää vuosikymmeniin ollut pelkkä tutkijoiden tieteellisen uteliaisuuden kohde. Avaruus on aktiivisen toiminnan alue, jonka toimijakenttä ja toiminnot monipuolistuvat. Havainnointidata on yhä tarkempaa ja monikäyttöisempää – niin hyvässä kuin pahassa.
Kirjoittajat
Artikkeli perustuu MATINE:n ARA-teemaryhmän työpajassa käytyihin keskusteluihin Sodankylän geofysiikan observatoriolla Tähtelän avaruuskampuksella 28.–29.9.2022. Artikkelin kirjoittajina ovat teemaryhmän jäsenet Eija Tanskanen, Marko Höyhtyä, Sari Uusipaavalniemi, Tero Vauraste, Jaan Praks ja Thomas Ulich.
Professori Eija Tanskanen on Sodankylän geofysiikan observatorion johtaja ja avaruusfysiikan professori Oulun yliopistossa sekä vieraileva professori Aalto-yliopistossa. Hän johtaa kansallisella tiekartalla olevaa Earth-Space Research Ecosystem infrastruktuuria.
TkT Marko Höyhtyä työskentelee tutkimusprofessorina Teknologian Tutkimuskeskus VTT:llä ja hänellä on dosentuuri niin Maanpuolustuskorkeakoulussa kuin Oulun yliopistossa.
TkT Sari Uusipaavalniemi on Puolustusvoimien sekondeeraama Senior Analyst Euroopan hybridiuhkien torjunnan osaamiskeskuksessa (Hybrid CoE) sekä erikoistutkija Puolustusvoimien tutkimuslaitoksessa.
MSc, komentajakapteeni evp Tero Vauraste työskentelee satelliittiyritys Iceyessä strategisten asiakashankkeiden parissa ja valmistelee väitöskirjaa Maanpuolustuskorkeakoulussa. Hänellä on lukuisia arktisia ja avaruudellisia kansainvälisiä luottamustoimia.
TkT Jaan Praks on Aalto-yliopiston apulaisprofessori, joka tekee tutkimusta mikroaaltokaukokartoituksen ja avaruustekniikan alalla. Praks on ollut perustamassa suomalaista satelliittitekniikkaa, hänen johdolla valmistuivat Aalto-1, Aalto-2 ja Foresail-1 satelliitit.
Dosentti Thomas Ulich toimii havaintopäällikkönä Sodankylän geofysiikan observatoriolla.
