Olemme jo vuosikymmenten ajan roskanneet avaruutta maata kiertävillä käytöstä poistetuilla satelliiteilla ja rakettien osilla. Tämä avaruusromu aiheuttaa nyt kasvavan uhan satelliiteille ja avaruusaluksille. Tutkijat uskovat kuitenkin, että osa tästä romusta voitaisiin muuttaa arvokkaiksi resursseiksi.
Euroopan avaruusjärjestön mukaan maata kiertää tällä hetkellä yli 2 700 käytöstä poistettua satelliittia sekä noin 54 000 golfpalloa suurempaa esinettä ja arviolta 140 miljoonaa maalihiukkasta suurempaa fragmenttia.
Vuosien mittaan on ehdotettu monia ratkaisuja, jotka ulottuvat uusista säännöksistä romun rajoittamiseksi sen poistamiseen tarkoitettuihin teknologioihin. Kahdessa EU:n rahoittamassa tutkimusaloitteessa asiaa lähestytään kuitenkin uudesta näkökulmasta. Aloitteet ovat osa Euroopan innovaationeuvoston (EIC) pyrkimystä torjua avaruusromua.
Tukemalla suuririskistä tutkimusta EIC auttaa tutkijoita testaamaan radikaalisti uusia tapoja käsitellä avaruusromua. Näitä ovat vanhojen satelliittien purkaminen ja kierrätys avaruudessa ja pienempien fragmenttien ”sädettäminen” takaisin maan ilmakehään, jossa ne palavat ja hajoavat.
Joukko yrityksiä ja yliopistoja Yhdistyneestä kuningaskunnasta, Espanjasta, Virosta ja Ruotsista tutkii, voitaisiinko vanhat satelliitit purkaa ja käyttää uudelleen suoraan avaruudessa. Tämä hanke, joka tunnetaan nimellä DEXTER, käynnistettiin vuonna 2025. Sitä johtaa Leonard Felicetti, avaruustekniikan apulaisprofessori Cranfieldin yliopistossa Yhdistyneessä kuningaskunnassa.
– Roskaamme avaruutta uusilla esineillä, Felicetti sanoi.
– Tavoitteenamme on käyttää uudelleen avaruudessa jo olevia materiaaleja.
Satelliitit valmistetaan arvokkaista materiaaleista, kuten alumiinista. Jotkut niistä putoavat lopulta takaisin maapallolle ja palavat, kun taas toiset pysyvät kiertoradalla vuosikymmeniä tai jopa vuosisatoja. Tarkoituksena on ottaa nämä materiaalit talteen ennen kuin niistä tulee pitkäaikainen vaara.
DEXTERin tiimi pyrkii vastaamaan kahteen keskeiseen haasteeseen: kuinka kiertoradalla olevat satelliitit voidaan purkaa turvallisesti ja kuinka niiden materiaalit voidaan hyödyntää uudelleen.
Yhtenä vaihtoehtona on ottaa metalli uuteen käyttöön siten, että avaruudessa voidaan rakentaa uusia rakenteita, kuten jäykkiä kehikoita, joiden avulla satelliitteja voidaan tukea tai laajentaa. Toinen kunnianhimoisempi ajatus on näiden materiaalien muuntaminen polttoaineeksi.
Jotta tähän päästäisiin, vanhat satelliitit olisi ensin otettava kiinni ja purettava. Tutkijat kehittävät tämän mahdollistavia välineitä, kuten robottikäsivarsia romun keräämiseen ja lasereita, jotka pystyvät leikkaamaan metallia avaruutta vastaavissa olosuhteissa. Varhaiset testit ovat jo käynnissä laboratoriossa.
Romumetallin muuntaminen polttoaineeksi on monimutkaisempaa. Yhdistyneestä kuningaskunnasta tuleva hankekumppani Magdrive tutkii muun muassa ajatusta alumiinin muuntamisesta plasmaksi, jota voitaisiin käyttää ionimoottoreissa. Tämä on moottorityyppi, jossa avaruusaluksen työntövoima tuotetaan kiihdyttämällä varautuneita hiukkasia.
– Kyseessä ei ole klassinen kemiallinen polttoaine, Felicetti totesi.
– Se voisi kuitenkin tarjota uuden tavan liikuttaa satelliitteja käyttäen jo kiertoradalla olevia materiaaleja.
Se, miten tällaista polttoainetta varastoitaisiin tai jaettaisiin, on edelleen avoin kysymys. Yksi mahdollisuus on perustaa avaruuteen tankkausasemia, joihin avaruusalukset voisivat telakoitua ja joissa ne voisivat tankata kierrätetystä jätteestä tuotettua polttoainetta.
Tällä hetkellä keskitytään konseptin toimivuuden osoittamiseen. Tiimi toivoo voivansa esitellä keskeisiä teknologioita kiertoradalla lähivuosina.
Siinä missä joidenkin tutkijoiden tavoitteena on romun uudelleenkäyttö, toiset keskittyvät sen poistamiseen kokonaan. Tämä koskee erityisesti pienempiä fragmentteja, joita on vaikeinta jäljittää ja jotka ovat vaarallisimpia.
Jotkin yritykset ovat jo testanneet avaruusaluksia, jotka pystyvät kiinnittymään suuriin romukappaleisiin ja vetämään ne takaisin ilmakehään. Tämä toimintatapa ei kuitenkaan sovellu hyvin pieniin fragmentteihin, joita on paljon enemmän.
Ranskalaiset, saksalaiset, luxemburgilaiset ja espanjalaiset tutkijat tekevät yhteistyötä EU:n rahoittamassa ALBATOR-aloitteessa, jota johtaa ranskalaisen startup-yritys OSMOS X. Ryhmä testaa, voidaanko pienempiä roskia sädettää kiertoradalta varautuneen hiukkasvirran avulla.
OSMOS X:n toimitusjohtaja Matthieu Cavellier kutsuu sitä ”ionipuhaltimeksi”. Se on avaruusalukseen asennettu laite, joka voi tuupata romun takaisin maan ilmakehään, jossa se palaa.
Kohteena ovat pienet roskat millimetrin kokoluokkaan asti, mukaan lukien satelliittien törmäyksestä syntyvät sirpaleet. Vaikka ne ovat pieniä, ne voivat aiheuttaa suuria ongelmia.
– Kuvittele tilanne, jossa kaksi satelliittia törmää, Cavellier sanoi.
– Romut on siivottava nopeasti, jotta ne eivät pääse leviämään.
Nopeus on tärkeää, sillä jokainen törmäys voi synnyttää lisää romua, joka puolestaan saa aikaan uusia törmäyksiä. Tätä yhteentörmäyksien ketjua kutsutaan Kesslerin syndroomaksi.
ALBATOR-tiimi suunnittelee avaruusaluslaivastoa, joka voisi tarvittaessa lentää roskapilviin ja raivata ne käyttäen lyhyitä ionisuihkupurskeita.
Teknologiaa testataan edelleen, ja sitä on tarkoitus kokeilla Saksassa tyhjiökammiossa vuonna 2027 ennen tulevaa avaruusmissiota.
Avaruudesta on tulossa entistä ruuhkaisempi ja olennaisempi osa modernia elämää, ja romun aiheuttamat riskit kasvavat. Molempien hankkeiden välittömin hyöty on maan kiertoradan pitäminen käyttökelpoisena ja avoimena tuleville sukupolville.
Felicettin mielestä tavoitteena ei ole ainoastaan poistaa vaara vaan myös pohtia uudelleen, miten yleensäkin käytämme avaruutta.
– Avaruusromu on ongelma, koska se voi törmätä muihin satelliitteihin, hän sanoi.
– Tavoitteenamme on muuttaa tämä uhka mahdollisuudeksi.
Teksti on alun perin julkaistu EU:n tutkimus- ja innovointihankkeita esittelevässä Horizon-verkkolehdessä.