Pienet nanosatelliitit ovat nyt pop ja kuuminta hottia avaruusalalla.

Monet yhtiöt suunnittelevat laukaisevansa avaruuteen sadoista satelliiteista koostuvia parvia, jotka pystyvät kuvaamaan, mittaamaan ja tutkimaan maapalloa ennen näkemättömän hyvin. Esimerkiksi kalifornialainen Planet, entinen Planet Labs, on laskenut, että 150 pienen satelliitin avulla se pystyy kuvaamaan koko maapallon kerran vuorokaudessa. Ihan joka kolkkaa ei siis pystytä vielä katsomaan milloin vain, mutta vuorokauden sykli on on erinomaisen hyvä.

Planet olikin vahvasti mukana pari viikkoa sitten tehdyssä ennätyksellisessä satelliittilaukaisussa. Intialainen raketti vei helmikuun 14. päivänä avaruuteen kerralla 104 satelliittia yhdellä kerralla. Mukana PSLV-kantoraketissa oli yksi suurempi satelliitti, intialaisten oma kaukokartoitussatelliitti Cartosat-2, kun taas loput 103 satelliittia olivat pieniä nanosatelliitteja – ja niistä 88 oli Planetin uusimpia Dove-nimisiä satelliitteja. Kaikkiaan yhtiöllä on nyt 149 satelliittia avaruudessa.

Nuo satelliitit ovat kolmen yksikön cubesateja, eli kooltaan Aalto-1:n luokkaa, siis jotakuinkin 10 x 10 x 30 cm. Pienelläkin satelliitilla voi tehdä paljon, ja koska ne ovat edullisia, voidaan niitä tehdä saman tien kokonainen lauma.

Intian avaruustutkimusjärjestö ISRO julkaisi PSLV-rakettinsa mukana olleen kameran upeita kuvia siitä, miten satelliitit pullahtivat yksi kerrallaan avaruuteen.

Vaikka intialaiset pitävätkin hallussaan nyt ennätystä kerralla avaruuteen vietyjen satelliittien kohdalla, on massalaukaisuita ollut aikaisemminkin. Edellinen ennätys oli vuodelta 2014, jolloin venäläinen Dnepr-raketti nosti taivaalle 33 satelliittia. Muutamaa kuukautta aikaisemmin samanlainen raketti vei taivaalle jo kolmisenkymmentä satelliittia.

Nyt laukaisua odottaa Kansainväliselle avaruusasemalle lähetettävä Cygnus-avaruusrahtialus, jonka mukana lentää 36 cubesatia. Yksi näistä on Aalto-2, joka päässee siis maaliskuun 19. päivänä (tämänhetkisen suunnitelman mukaan) avaruuteen, mutta se vapautettaneen avaruusasemasta itsekseen lentämään vasta huhti-toukokuussa.

Myöhemmin tänä vuonna on myös luvassa lisää massalaukaisuita. Ensinnä Falcon 9 vie Kaliforniasta taivaalle kaukokartoitussatelliitin ohessa 34 satelliittia, mutta lennon aikataulusta ei ole tietoa. Laukaisua on lykätty moneen kertaan, joskin nyt lennon pitäisi olla seuraava Kaliforniasta tehtävä Falcon 9:n lento – kenties jo maaliskuussa, tosin todennäköisemmin huhtikuussa. 

Tällä lennolla on mukana Aalto-1, joka on kärsinyt suuresti lennon jatkuvasta myöhästymisestä.

Keväällä Baikonurista laukaistaan Sojuz-raketti, jonka kyydissä on 60 cubesatia. Näistä 48 on Planetin Flock-sarjan satelliitteja. Syksylle suunniteltu Falcon 9:n raskaan version lento kyytii myös koko joukon cubesateja mukanaan.

Planetin satelliitteja odottamassa asennusta laukaisusovittimiinsa.

Mutta tuleeko taivaalle ruuhkaa?

Kaikkiaan nanosatelliiteiksi luokiteltavia pieniä, alle kymmenkiloisia satelliitteja on nyt avaruudessa 293, joista toiminnassa on 213. Lähivuosina laukaistavia, suunnitteilla olevia cubesateja on noin tuhat.

Kaikkiaan satelliitteja on avaruudessa noin 4300 kappaletta, joten pikkusatelliittien määrä ei ole niihin verrattuna olennainen, vaikkakin pikkusatelliitit edustavat yhä selvemmin koko ajan suurempaa osaa maapalloa kiertävistä satelliiteista. 

Mutta ei, cubesatien vuoksi ei taivas tule täyteen. Satelliitit ovat pieniä ja avaruus on suuri. 

Asiaa voi helposti verrata esimerkiksi liikennelentokoneisiin, jotka ovat suurempia ja lentävät matalammalla. Niitä on ilmassa keskimäärin 6000 – 10 000 kappaletta riippuen siitä onko Yhdysvalloissa yö vai päivä. Siis lentokoneita on paljon enemmän kuin satelliitteja, eikä taivas ole niitä pullollaan, vaikka esimerkiksi Flightradar24:n kartta siltä saattaa näyttääkin.

Ohimennen sanottuna on jännää ajatella, että maailmassa saattaa olla ilmassa kerrallaan noin kaksikin miljoonaa ihmistä (10 000 lentokonetta, joissa keskimäärin noin 200 matkustajaa). Avaruusasemalla heitä on vain kuusi. 

Mutta takaisin satelliitteihin. Cubesatien hyvä puoli on se, että ne ovat yleensä varsin matalalla kiertoradalla, jolloin ne putoavat varsin nopeasti alas ilmakehään.

Noin 200 kilometrin korkeudessa oleva satelliitti putoaa ilmakehään muutamassa kuukaudessa ja 300 km:n korkeudesta vajoaminen kestää pari-kolme vuotta. Syynä tähän on se, että ilmakehän hyvin ohutta kaasua on myös noilla korkeuksilla ja se hidastaa satelliitin ratanopeutta.

Siinä missä isommissa satelliiteissa on rakettimoottorit, joilla satelliittia pökitään aina silloin tällöin ylemmäksi, ei cubesateissa ole sellaisia.

Niinpä niiden elinikä ei siis ole kovin pitkä – paitsi kun ne laukaistaan korkeammalle kiertoradalle. Mitä korkeammalle mennään, sitä vähäisempää ilmakehän rippeiden aiheuttama jarrutus on, ja sitä pitempään satelliitti pysyy radallaan. 600 km:n korkeudessa aika on useita kymmeniä vuosia ja tuhannessa kilometrissä puhutaan jo tuhansista vuosista. 

Kun nyt kaikilla avaruuteen lähetettävillä satelliiteilla ja kantorakettien vaiheilla pitää olla suunnitelma, jolla ne tuodaan sieltä aikanaan takaisin alas tai hävitetään muuten avaruutta roskaamasta, ei edullisilla pikkusatelliiteilla ole sellainen kuin hyvin, hyvin harvoin.

Aalto-1 on tässä poikkeus, koska sen sähköpurjetestilaitteen tehtävänä on jarruttaa sen ratanopeutta, minkä vuoksi se tulee alas nopeasti ja ainakin toivottavasti hallitusti.

Vaikka nyt siis ei cubesateista ole vielä haittaa, voi pikkusatelliittien nopeasti lisääntyvä määrä tulla piankin ongelmaksi. Suunnitteilla on monia useiden satojen satelliittien parvia, jotka nostavat ihan lähivuosina satelliittien määrän avaruudessa yli kymmenen tuhannen.

Kun nuo kaikki satelliitit ovat taivaalla, pitää satelliittien ratoja ja lentämistä avaruudessa alkaa suunnitella paljon nykyistä tarkemmin.

Tai itse asiassa jo aikaisemminkin: monet alan toimijat ehdottavatkin avaruuden lennonjohdon perustamista, mikä valvoisi lentoliikenteen tapaan avaruuslentämistä. Avaruudessa tosin on paljon sotilassatelliitteja, joiden menosta eivät suurvallat halua paljoa muille kertoa, joten laajamittaisen avaruuslennonjohdon saaminen lähiaikoina on epätodennäköistä.

Tämä kirjoitus on julkaistu myös Ursan blogeissa.