lauantai 29. toukokuuta 2021

Uhka avaruudesta

Vuonna 1985 Suomi oli aktivoimassa avaruustoimintaansa. Silloisessa työpaikassani VTT:llä käynnistettiin avaruustekniikan tutkimusohjelma, ja minut pyydettiin sen ohjausryhmään. Ilman muuta esiin nousi kysymys, mitä hyötyä tällaisesta voisi olla. Suomella oli perinteisesti varsin vähän aktiviteetteja tällä alalla. Tietysti meillä oli perinteitä tähtitieteessä, ja pohjoisen sijaintimme ansioista harjoitimme merkittävää revontulitutkimusta. Se tarkoittaa siis yläilmakehän, aurinkotuulen ja maan magneettikentän vuorovaikutuksien havainnoimista ja mallintamista. Mutta tiede on kokonaan oma maailmansa, ja avaruustekniikka on jotain aivan muuta: kehitetään tekniikkaa, jonka avulla voidaan poistua planeettamme pinnalta maan kiertoradalle tai jopa kauemmaksi, tai ainakin valmistetaan laitteita, joita voisi sinne lähettää.

Avaruustekniikkaan päätettiin lähteä koska se oli uutta, se tarkoittaisi oppimista ja kontaktiverkkojen laajenemista. Ennen kaikkea meitä kiinnosti tieteellisten mittalaitteiden rakentaminen. Se sijaan kantoraketit ja avaruusalukset ei niinkään, ne tulivat lähemmäs ohjustekniikkaa ja hävittäjiä, eikä niitä meillä kehitelty. Jälkiviisautena voisi todeta, että avaruustekniikka osoittautui varsin konservatiiviseksi: oppia saatiin materiaalitekniikassa sekä luotettavuustekniikassa, laatutekniikassa, lämpösuunnittelussa ja suurten hankkeiden johtamisessa.

Kotimaisissa seminaareissa jouduin vastaamaan kysymyksiin, miksi avaruustoimintaan pitäisi lähteä ja mitä hyötyä siitä olisi. Oli helppoa luetella hyödyllisiä satelliittisovelluksia. Navigointi, kaukokartoitus, luonnonvarojen kartoitus ja seuranta sekä tietoliikenne. Elämämme olisi paljon vaikeampaa ja köyhempää ilman näitä avaruustekniikan luomuksia. Myös tiede, eli tähtitiede, kosmologia, planeettatutkimus, astrobiologia ja perusfysiikka hyödyntävät kasvavassa määrin avaruuteen vietäviä laitteistoja. Mutta halusin nostaa esille myös strategisemman tavoitteen. Ihmiskunnan tulee kehittää itselleen kyky liikkua vaivattomasti ja tehokkaasti lähiavaruudessa. Sillä ennemmin tai myöhemmin tulee eteen tarve torjua planeettaamme uhkaava kosminen katastrofi. Se tarkoittaa luultavimmin komeetan tai asteroidin törmäystä maapalloon. Lievemmissä tapauksissa se tarkoittaa tuhoutuneita rakennuksia ja ihmishenkien menetyksiä sadoista miljooniin. Pahimmassa tapauksessa törmäys vahingoittaa ekosysteemiä niin pahasti, että ihmiskunta ei siitä selviä.

Torjuaksemme tällaisen uhan tarvitsemme tehokkaita laukaisulaitteita ja aluksia, jotka saadaan nopeasti lähtövalmiiksi ja laukaistuiksi hyvin erilaisille radoille, suurilla nopeuksilla ja raskaillakin hyötykuormilla. Nykyinen rakettitekniikka ei ole lähelläkään tällaista kapasiteettia. Tarvitaan muun muassa uudelleentankattavia, ilmaa hengittäviä ja erittäin tehokkaita avaruuslentokoneita. Ne eivät ole utopiaa, niiden tekniikasta tiedetään paljon, mutta tarvittaviin investointeihin ei ole poliittista tahtoa. Ei ainakaan vielä.

Entä mitä muuta tarvitsemme torjuaksemme uhkan avaruudesta? Tarvitaan valvontajärjestelmä, joka havaitsee suuret törmäyskurssilla olevat kappaleet niin aikaisessa vaiheessa, että meille jää aikaa suunnitella torjuntatoimenpiteitä. Luultavasti se tarkoittaa kauas, syvälle aurinkokuntaan lähetettyjä valvontasatelliitteja.

Entä mitä teemme, kun uhkaava kappale on havaittu? Suoraviivainen ja usein esiin otettu ajatus on räjäyttää se tehokkaalla ydinpommilla. Ajatus on kuitenkin äärimmäisen huono kahdestakin syystä. Ensimmäinen syy on, että ydinaseet ovatkin avaruudessa varsin tehottomia. Maan pinnalla ydinaseen tuhovaikutus johtuu siitä, että sen säteilyenergia muuttaa pommin lähellä olevan ilman ja muun materian ääntä nopeammin leviäväksi superkuumaksi plasmapalloksi. Tuho aiheutuu plasman lämpösäteilystä ja paineaallosta. Avaruudessa ei ole väliainetta, joten pommi pitäisi räjäyttää hyvin lähellä törmäävää kappaletta, ja sen vaikutus kohteeseen jäisi epävarmaksi. Toinen ongelma on, että jos asteroidi tai komeetta räjäytetään kappaleiksi, nuo osaset jatkavat etenemistään lähes entisellä radalla. Uhkaava kappale muuttuu luodista hauliparveksi.

Parempi keino on muuttaa hieman uhkaavan kappaleen rataa niin että törmäys vältetään. Ratamuutokseen ei itse asiassa tarvita suurtakaan energiaa, kunhan se aloitetaan ajoissa. Erilaisia keinoja on ehdotettu. Kappaleen pinnalle voidaan vedä pieni moottori. Tai kappaleeseen kiinnitetään peili tai aurinkopurje. Saattaa jopa riittää, että kappale tai sen osa maalataan valkoiseksi. Ehtona onnistumiselle on että toimenpiteet aloitetaan aikaisin ja että torjunta-alukset voivat liikkua nopeasti ja hyvin erilaisilla radoilla. Mahdollisesti torjunta-aluksia jouduttaisiin ”ankkuroimaan” valmiiksi avaruuteen odottamaan erilaisilla radoilla.

Poliittinen päätös torjuntajärjestelmän rakentamiseksi on hankala. Pitääkö valmistautua uhkaan jonka todennäköisyyttä emme tunne, mutta jonka seuraukset voivat vaihdella lievistä äärimmäisiin. Historiallisella ajalla on tapahtunut muutama tunnettu suuren meteoriitin törmäys. Tunguskan törmäys vuonna 1908 tapahtui asumattomalla seudulla: tuhot olivat valtavat, mutta vain muutama ihminen menehtyi. Meteoriitin halkaisijaksi on arvioitu noin 100 metriä. Tšeljabinskin meteoriitti vuonna 2013 oli kooltaan ehkä 15 metriä ja se räjähti korkealla ilmakehässä. Tuhansia rakennuksia vaurioitui ja tuhatkunta ihmistä sai vammoja. Useita ”läheltä piti”- tilanteita on myös koettu. Eräiden tutkijoiden mukaan tuhoisan törmäyksen todennäköisyys on jopa kymmeniä kertoja korkeampi kuin aiemmin on arvioitu.

Omasta mielestäni maapalloa suojaavan järjestelmän rakentaminen on syytä aloittaa mahdollisimman pian. Se on looginen jatkumo tähänastiselle avaruustoiminnalle ja se on ihmiskuntaa yhdistävä ylevä ja tärkeä tavoita. Eikä se edes tulisi erityisen kalliiksi. Sitä paitsi ei ole olemassa varamaapalloa. Siirtokunnan perustaminen avaruuteen tai vaikka Marsiin on toivoton ja virheellinen ajatus. Ihmiskunta ei tule pitkään toimeen ilman monipuolista ekosysteemiä, ja riittävän suurta ja vakaata ekosysteemiä ihmiset eivät voi ottaa mukaansa tai luoda paikan päällä. Biosfääri 2- koe oli varoittava esimerkki.

Ilmastonmuutos eli globaali ilmakehän kuumeneminen on toisenlainen uhkaava katastrofi. Toisin kuin asteroidin törmäys, se on täysin varma ja pitkän päälle erittäin tuhoisa. Siitä alkaa olla olemassa tieteellinen ja jopa poliittinen konsensus. Päätöksenteko toimenpiteistä on kuitenkin ollut tuskastuttavan hidasta, ja päätetyt toimenpiteet ovat täysin riittämättömiä. Ilmastonmuutoksen torjuminen avaruuteen viedyillä varjostimilla on niin mutkikas ja ristiriitainen mahdollisuus, että en aio pohtia sitä tässä. Nykyisillä tiedoilla en suosittelisi. Kysymys ei ole vain lämpötilasta, on myös turvattava monipuolinen ja riittävän vakaa ekosysteemi ja se työ pitää aloittaa heti.