Ongelman luonne ja laajuus
Ihmiskunta on onnistunut monin tavoin vahingoittamaan omaa hyvinvointiaan ja taloudellista menestystään sotkemalla elin- ja toimintaympäristönsä. Edes Maan lähiavaruus ei ole säästynyt taipumukseltamme tuottaa jatkuvasti uutta, mutta samalla varsin mutkattomasti hylätä se, mikä ei enää vaikuta hyödylliseltä. Mahdolliset haitat hylkytavarasta koituvat usein aivan muille kuin sen alkuperäiselle omistajalle, ja Maan pinnalla monet saastumisen muodot kuumentavat tästä syystä tunteita. Avaruuden hyödyntämistä haittaava kiertorataromukin on lyhyen historiansa aikana ehtinyt aiheuttaa useita äänekkäitä kiistoja, mutta onneksi viime aikoina on nähty kansainvälistä lähentymistä ongelman hallinnassa.
Mitä romu on
Avaruusromu on hyvin laaja käsite, eikä sitä ole helppo kuvata yhdellä termillä. Pienimmät haittoja aiheuttavat kappaleet ovat kiinteän rakettipolttoaineen palamisjätteitä ja irronneita maalihiukkasia, jotka voivat aiheuttaa hiekkapuhallusta muistuttavia vaurioita avaruusaluksiin ja satelliitteihin. Suurimmat puolestaan ovat kantorakettien ylempiä vaiheita ja käyttökelvottomia satelliitteja. Näihin kuuluu mm. useita venäläisen Zenit-rakettiperheen tyhjänäkin lähes yhdeksäntonnisia kakkosvaiheita ja kahdeksan tonnin painoinen Envisat-satelliitti. Tämän kokoiset kappaleet aiheuttaisivat tietenkin esimerkiksi avaruusasemaan osuessaan täystuhon, mutta käytännössä niiden merkittävin riski on toisenlainen. Suuria kappaleita on helppo seurata ja välttää niihin törmäämistä. Mutta törmätessään toisiinsa tai pienempiin kappaleisiin ne voivat hajota valtavaksi määräksi pienempää romua ja hiukkasia, jotka suurina pilvinä ovat paljon vaikeampia väistää. Tästä hieman lisää jäljempänä – törmäyspilvien ongelma on yksi puhutuimpia avaruusromuun liittyviä ilmiöitä. Kaikkiaan tätä romua Maata kiertää useita tuhansia tonneja, ja viime vuosina määrä on pysynyt suhteellisen vakaana. Matalilla radoilla kiertävää tavaraa putoaa ilmakehään jatkuvasti, mutta toisaalta uutta romua syntyy likimain samaa tahtia. Toivottavasti kehittyvä sääntely kuitenkin parantaa lähitulevaisuudessa tilannetta, ja yhä suurempi osa kiertoradalle matkaavasta tavarasta saadaan suunnitellusti joko hävitettyä ilmakehään palauttamalla tai nostamalla ylemmäs “hautausmaaradalle”.
Mielenkiintoisia tapauksia
Edellisten esimerkkien tapaan suuri osa avaruusromusta on melko arkista, sikäli kuin mitään avaruustekniikkaan liittyvää nyt aivan arkiseksi voi sanoa. Mukana on kuitenkin yksittäisiä kappaleita ja romupilviä, joiden historia on tavalla tai toisella mielenkiintoinen. Aivan kuten maanpäällisessäkin saastumisessa, jotkin kiertoratojen roskaamistapaukset osoittavat melkoista piittaamattomuutta. Tähän joukkoon kuuluvat kaksi ensimmäistä esimerkkiämme.
Projekti West Fordin neulat
Yksi oudoimmista kiertorataromun esiintymistä on rahdattu sinne aivan tarkoituksella. 1960-luvun alussa Yhdysvaltain sotilasviranomaiset olivat huolissaan kansainvälisten viestiyhteyksien luotettavuudesta mahdollisessa kriisitilanteessa. Tässä ei sinänsä ole mitään uutta, eikä huoli ole mihinkään kadonnut (tästä lisää seuraavassa esimerkissämme).
Viestiyhteysongelman ratkaisua testaava projekti West Ford oli kuitenkin hieman liiankin ajan hengen mukainen. Uusien tekniikoiden kokeileminen oli noihin aikoihin tärkeämpää kuin mahdollisten haittojen pohtiminen – räjäytettiinhän mm. 1962 Starfish Prime -kokeessa 1,4 megatonnin ydinpommi 400 kilometrin korkeudessa Tyynellämerellä Johnstonin atollilla. Vaikka West Ford ei ollut ihan saman mittakaavan spektaakkeli, yhteistä näillä kahdella projektilla oli lähiavaruuden saastuttaminen, kumpikin omalla tavallaan. Starfish Prime aiheutti maan päällä koettujen sähkölaitteiden häiriöiden ja vaurioiden ohella sen, että Maan ympärillä olevien säteilyvyöhykkeiden varattujen hiukkasten määrä nousi voimakkaasti useiden vuosien ajaksi ja satelliitteja vaurioitui niiden vaikutuksesta.
West Fordin saasteongelma oli hyvin toisenlainen, ja tavallaan täysin tarkoituksellinen. Keskikorkealle, 3500-3800 kilometrin kiertoradalle vapautettiin pieniä kuparineuloja, joiden piti muodostaa maan ympärillä kiertävä rengasmainen pilvi. Sen tarkoituksena oli toimia heijastimena sotilaalliselle ja muulle välttämättömälle pitkän matkan radioliikenteelle. Neulat olivat pituudeltaan 17,8 mm, joka toimii halutulla 8 GHz taajuudella dipoliantennina. Ne olivat hyvin ohuita, halkaisijaltaan vain 0,178 mm, jolloin yhteen kuljetusalukseen niitä mahtui satoja miljoonia.
Vaikka West Fordin ensimmäinen laukaisu epäonnistui, se itse asiassa tuotti merkittävän osan projektiin liittyvästä avaruusromusta. Avaruuteen levinneet neulat sinänsä hyvin keveinä putosivat ilmakehään muutamassa vuodessa Auringon säteilypaineen vaikutuksesta, mutta projektin ensimmäisen aluksen neulat eivät vapautuneet kuormasta halutulla tavalla. Ne oli pakattu kuljetuksen ajaksi naftaliinigeeliin, jonka oli tarkoitus haihtua nopeasti avaruudessa ja vapauttaa neulat. Neulat kuitenkin pääsivät toistensa kanssa kosketuksiin, jolloin ne kylmähitsautuivat avaruuden tyhjiössä toisiinsa. Ilmiö on tunnettu ongelma, joka täytyy ottaa tarkoin huomioon avaruusalusten suunnittelussa. Puhtaat, samankaltaiset metallipinnat voivat tyhjiössä hitsautua toisiinsa ilman lämmitystä tai puristusta. Nämä nipuiksi hitsautuneet kappaleet olivat paljon yksittäisiä neuloja suurempia, eivätkä niiden kiertoradat samalla tavalla alene. Ainakin vuonna 2013 tunnettiin vielä 46 suurehkoa yhteenhitsautunutta kappaletta ajan myötä muuttuneilla kiertoradoilla. Sen lisäksi tutkakartoituksissa havaitaan edelleen melkoinen määrä pienempiä kappaleita, joten West Fordin perintö ei katoa vielä pitkään aikaan. Väistämättä tulee mieleen kysymys, että mitä ihmettä oikein ajattelitte…
Satelliitintorjunta: Neuvostoliitto, USA, Kiina, Intia
Aivan sama kysymys leijuu eniten julkisuudessa keskustellun avaruusromun tarkoituksellisen levittelyn eli satelliittien tuhoamiseen tarkoitettujen ASAT (anti-satellite) asejärjestelmien testauksen ympärillä. Kiinan vuonna 2007 suorittama koe, jossa se tuhosi vanhan FY-1C-sääsatelliittinsa on näistä kuuluisin ja eniten avaruusromun kappaleita kiertoradoille aiheuttanut, mutta ei suinkaan ainoa. Neljä suurvaltaa on testannut satelliitintorjuntaohjuksiaan käytöstä poistettuihin satelliitteihinsa.
Satelliittien vastainen sodankäynti ansaitsee oman laajan artikkelinsa, joten tässä käsitellään lähinnä vain järjestelmien kokeilussa syntynyttä avaruusromuongelmaa. Aivan lyhyesti taustaksi, ASAT-järjestelmien kehitetys alkoi jo 1950-luvulla. USA:ssa ensimmäisten vuosikymmenien suunnitelmat perustuivat satelliitin tai ballistisen ohjuksen läheisyyteen ammutun ydinaseen käyttöön. Edellämainittu Starfish Prime ja saman Fishbowl-koesarjan muut räjäytykset liittyivät osaltaan myös satelliitintorjuntaan, vaikka niillä tutkittiin paljon laajemminkin korkealla tapahtuvien ydinräjäytysten aiheuttamia ilmiöitä, kuten sähkömagneettista pulssia (EMP).
Neuvostoliiton alkuaikojen lähestymistapa oli kohteen kanssa yhtenevälle kiertoradalle lähetetty suunnattuun sirpalevaikutukseen perustuva perinteinen räjähde. Näitä tutkittiin ja myös kokeiltiin 1960-luvulta lähtien ja ensimmäinen onnistunut satelliitin tuhoaminen tällä tavoin tapahtui 1968. Kustakin onnistuneesta kokeesta jäi joitakin kymmeniä tai satoja merkittävän kokoisia sirpaleita kiertoradoille, mutta mitään valtavia romupilviä ei syntynyt. Tämä johtui ilmeisesti siitä, että kohteet olivat erityisiä maalilaitteita, jotka rekisteröivät räjähteen tuottamien sirpaleiden osumat ja mittasivat niiden läpäisykykyä. Tällaisen kokeen romumäärä on lähes olematon verrattuna kineettisen taistelukärjen osumaan kiertoratanopeuksilla isoon satelliittiin.
Myös Kiina tutki erilaisia ASAT-järjestelmiä jo 1960-luvulla, mutta käyttökelpoiset, ohjuksiin perustuvat järjestelmät se otti käyttöön ja testasi vasta 2000-luvulla. Samaan suuntaan myös muut suurvallat lähtivät kehittämään omia aseitaan, ja Intia liittyi joukkoon 2010-luvulla. Seuraavassa muutama yksittäinen esimerkki satelliitintorjunta-aseiden (ASAT) koelaukaisuista, joilla on ollut merkitystä avaruusromuongelman kannalta.
Ensimmäinen iso rysäys: 1985 USA:n Solwind-satelliitti
Vaikka Neuvostoliitto aloitti jo vuonna 1963 ASAT-kokeet, joissa räjähteillä vahingoitettiin kiertoradalla olevaa kohdetta, ensimmäinen todella suuria määriä avaruusromua tuottanut koe oli USA:n 1985 tuhoama P78-1 Solwind -satelliitti. 555 km korkeudessa kiertänyt Solwind hajosi F-15-hävittäjän ampuman kokeellisen ASM-135-ohjuksen kineettisen taistelukärjen suorasta osumasta yli 250 suurempaan ja 800-900 pieneen, kuitenkin yli 10 cm kokoiseen kappaleeseen. Ohjuksen ja satelliitin suhteellinen nopeus törmäyshetkellä oli noin 24 140 km/h. Ohjuksen 13,6 kg massaisen taistelukärjen kineettinen energia suhteessa satelliittiin oli yli 300 megajoulea – räjähteitä ei tarvittu. Vertailun vuoksi tavallisen hirvikiväärin luodin energia on 3000 joulen luokkaa, mikä riittäisi hyvin vahingoittamaan satelliitin tärkeitä toimintoja. Tässä energia oli noin 100 000-kertainen!
Viimeinen tunnettu ja seurattu Solwindista lähtöisin ollut kappale putosi ilmakehään vuonna 2002. Todennäköisesti pienempiä sirpaleita on yhä edelleen erilaisilla kiertoradoilla, mutta niiden yhteys Solwindiin on tuntematon.
Kiinan koe 2007
Avaruusromun suhteen todennäköisesti merkittävin ASAT-koe oli Kiinan 2007 tapahtunut FY-1C -sääsatelliitin tuhoaminen. FY-1C oli noin 750 kg massainen satelliitti, ja tässäkin tapauksessa käytetyn kineettisen taistelukärjen törmäys tapahtui 865 km korkeudessa yli 8 km/s suhteellisella nopeudella. Se aiheutti toiseksi suurimman määrän yksittäisiä avaruusromun kappaleita projekti West Fordin jälkeen. Kappaleiden suuremman koon takia sen vaikutus on huomattavasti tätä pahempi, joten Kiinalla on tämän kokeen seurauksena kyseenalainen kunnia avaruusromun tuottajien ykkösenä.
Kiinan 2007 koe on aiheuttanut myös käytännön hankaluuksia. Kansainvälinen avaruusaseman ISS:n toimintaan vaikuttavaa avaruusromua seurataan ymmärrettävästi hieman tarkemmin kuin monilla muilla kiertoradoilla liikkuvaa tavaraa. Yhteensä tunnettuja, asemaa uhkaavia kappaleita on noin 10 000 kpl. Näistä kolmisen tuhatta on seurausta tästä kokeesta. Yli puolet tästä romun määrästä on sellaisilla kiertoradoilla, joilla ne todennäköisesti pysyvät vuosikymmeniä, jopa vuosisatoja.
USA-193: Siistimpi satelliitin tuhoaminen
Seuraava merkittävä amerikkalainen ASAT-koe oli USA-193-satelliitin tuhoaminen alkujaan ballististen ohjuksien torjuntaan suunnitellulla SM-3-ohjuksella vuonna 2008.
Kiistaa kokeen perimmäisestä tarkoituksesta on käyty siitä lähtien, mutta avaruusromun kannalta merkittävä ero Solwindin tapaukseen oli se, että USA-193 oli valmiiksi matalalla radalla ja lähellä paluuta ilmakehään. Suurin osa sen kappaleista paloikin ilmakehässä ensimmäisinä viikkoina, ja viimeinen luetteloitu kappale reilun puolentoista vuoden kuluttua tuhoamisesta. Mikäli jokin syy oman satelliitin tuhoamiselle on, kuten USA-193:n tapauksessa todennäköisesti sen varmistaminen ettei mitään säily suurvaltavastustajien tiedusteluelinten tutkittavaksi, olisi erittäin tärkeää harkita tarkoin, milloin ja miten sen tekee. Vielä toivottavampaa toki olisi, että laitteet suunniteltaisiin alun alkaen siten, ettei tarvetta niiden tuhoamiseen kiertoradoilla olisi. Mutta miten sitten pullistella lihaksiaan toimiviksi osoitetuilla ASAT-aseilla?
Iso romu ja Kesslerin syndrooma
Vaikka Aurinkoa kiertävillä radoilla on yhtä sun toista tavaraa planeetoista lähtien ja mukaan lukien yksi sähköauton raato, kaikki suurikokoinen romu Maan matalilla kiertoradoilla on käyttökelvottomia satelliitteja ja erilaisia kantorakettien osia. Sellaisenaan ne eivät loppujen lopuksi muodosta kovin paljon suurempaa uhkaa kuin astetta pienemmät kappaleet, koska jo melko maltillisen kokoinen romun palanen riittää kiertoratanopeuksilla tuhoamaan raketin, satelliitin tai avaruusaseman moduulin sellaiseen osuessaan. Suuri niihin liittyvä riski onkin sama, joka toteutuu ASAT-kokeissa eli törmäys toiseen kappaleeseen ja hajoaminen pienemmiksi palasiksi. Pahimmillaan tämä voisi johtaa ketjureaktioon, jossa palaset törmäävät yhä uusiin kohteisiin hajottaen ne suuriksi pilviksi, jotka uhkaavat tehdä kokonaisia ratoja käyttökelvottomiksi. Tätä kutsutaan Kesslerin syndroomaksi, keksijänsä NASAn tutkijan Donald J. Kesslerin mukaan.
Kessler ei vuonna 1978 ajatusta esittäessään ollut ensimmäinen, jolle romun avaruuslennoille aiheuttamat haasteet tulivat mieleen. Jo vuonna 1960 asia oli esillä, kun sekä vakavasti otettavasta tieteestä että erilaisista pseudotieteistä kiinnostunut kirjoittaja Willy Ley arveli, että erilaiset luotainten ja satelliittien jälkeensä jättämät rojut olisi siivottava avaruudesta ennen miehitettyjen avaruuslentojen aloittamista. Tosin tämä pohdinta oli lähinnä sivulause julkaisussa, jossa hän pohti syvällisemmin mm. lohikäärmeiden olemassaoloa ja referoi André Laurien tarinaa vuodelta 1922, jossa Kuuta hilataan vuoren kokoisella magneetilla lähemmäs Maata. Kessler oli kuitenkin se, joka osoitti törmäyksien todennäköisyyden perusteella huolen olevan todellinen. Hän mm. tutki Maahan palanneiden aluksien pintoja ja havaitsi, että pienten hiukkasten aiheuttamista vaurioista yli puolet oli seurausta ihmisen avaruustoiminnan jälkeensä jättämästä materiaalista.
Tahattomat törmäykset
Edellä mainittu “hiekkapuhallus”, vai pitäisikö sanoa “avaruusromupuhallus”, ei kuitenkaan ole ASAT-kokeiden ohella ainoa havainto törmäyksistä kiertoradoilla. Vaikka tällä hetkellä Kesslerin syndrooman toteutumista ei pidetä erityisen merkittävänä uhkana, kiertoradoilla on törmätty useamman kerran. Kohtaamisten ja telakoitumisen yhteydessä tapahtuneet kolarit ovat onneksi olleet hitaita eivätkä ole aiheuttaneet romuongelmia – mikä sinänsä on sivuseikka siihen nähden, että miehitettyjen aluksien kolareissa kiertoradoilla vältyttiin henkilövahingoilta. Sen sijaan nopeat törmäykse eri radalla olevien kappaleiden kesken ovat paitsi tuhonneet osallisina olevia laitteita, myös aiheuttaneet merkittäviä määriä avaruusromua.
Ensimmäinen tunnettu suurella nopeudella tapahtunut törmäys avaruuslaitteiden välillä tapahtui vuonna 1996. Edellisenä vuonna laukaistu ranskalainen Cerise-sotilassatelliitti alkoi yhtäkkiä pyöriä hallitsemattomasti. Selvisi, että aiemmin tunnettu ja seurannassa ollut Ariane-kantoraketin kappale oli osunut yli 14 km/s suhteellisella nopeudella satelliitin stabilointipuomiin. Ehkä jossain määrin yllättäen Cerise pystyi jatkamaan tehtäväänsä vaihtoehtoisin stabilointijärjestelyin ilman puomia.
Seuraava merkittävä törmäys ei ollut yhtä onnekas sen paremmin osallisille kuin muille kiertoratojen käyttäjille. Vuonna 2009 käytössä ollut Iridium 33 kommunikaatiosatelliitti ja venäläinen käytöstä poistunut Kosmos-2251 sotilaallinen kommunikaatiosatelliitti törmäsivät toisiinsa 789 kilometrin korkeudella noin 11,7 km/s nopeudella. Molemmat satelliitit hajosivat suuriksi, ratojen suunnassa vähitellen renkaiksi muotoutuviksi pilviksi. Jonkin verran romua satoi ilmakehään pian törmäyksen jälkeen, ja USA:n ilmailuviranomainen FAA varoitti lentäjiä putoavasta romusta. Joitakin vahvistamattomia havaintoja ilmakehään palaavista osista saatiinkin, mutta ne saattoivat aiheutua myös luonnollisista meteoreista. Iridiumin ja Kosmoksen yli 10-senttisiä kappaleita on luetteloitu yli 2000, ja osa niistä on yhä kiertoradoilla.
Tämä törmäys on Kiinan FY-1C -satelliitin tarkoituksellisen tuhoamisen jälkeen toiseksi eniten haitallista romua aiheuttanut tapaus. Vaikka törmäys tapahtui huomattavasti ISS:n rataa korkeammalla, törmäysenergian johdosta osa kappaleista on radoilla, jotka leikkaavat ajoittain avaruusaseman rataa. Tämä joutuikin vuonna 2011 väistämään yhtä tunnetuista kappaleista. Vuotta myöhemmin miehistö suojautui telakoituneeseen Soyuz-alukseen yhden kappaleen lähiohituksen takia.
Iridiumin ja Kosmoksen törmäyksen jälkeen ei ole tapahtunut suuria rysähdyksiä, mutta kolme pientä nanosatelliittia vaurioitui vuonna 2013 kiertorataromun kanssa törmäyksistä. Vaikka näistä tapahtumista ei seurannut suurta määrää romua, ne osoittavat, että kiertoradoille jäänyt materiaali todella aiheuttaa vaaraa. Venäläinen BLITS, mielenkiintoinen passiivinen laserheijastin, muutti äkisti kiertorataansa ilmeisesti osuttuaan FY-1C:n kappaleeseen melkein 9,7 km/s nopeudella. Satelliitti ei ole enää käyttökelpoinen etäisyysmittauksiin, joten siitä tuli käytännössä osa reilun 800 km korkeudessa kiertävää avaruusromua. Samana vuonna kaksi Cubesat-nanosatelliittia vaurioitui pian laukaisun jälkeen venäläisen Tsyklon-3 -raketin osiin. Molempien oletettiin tuhoutuneen, mutta ecuadorilaiseen NEE-01 Pegasoon saatiin myöhemmin yhteys toisen lähes samanlaisen nanosatelliitin kautta.
Miten romusta eroon?
Avaruusromun tuottaminen on varsin helppoa, jos sitä verrataan romun pois saamiseen kiertoradoilta. Toki esimerkiksi ASAT-aseiden kehittämisessä on ollut pitkä tie, mutta lopulta tarkoitukseen käypä ohjus on ollut monen valtion rakennettavissa jo kauan. Sen sijaan romun poistamista vasta suunnitellaan.
Periaatteessa yksittäisen tai muutaman ison kohteen tuomiseen kiertoradalta alas on tekniikka olemassa. Ainakin on ollut. Avaruussukkula nouti muutaman satelliitin, mutta ei niinkään romun poistamisen takia, vaan tutkimustuloksien talteen saamiseksi tai korjausta varten. Sukkula oli kallis järjestelmä miltei mihin tahansa käyttöön, ja pelkän romun poistamisen kustannus olisi ollut järjetön.
Muutkin jälkikäteen toteutettavat romunpoisto-operaatiot ovat erittäin kalliita. Siksi ensisijaisesti on estettävä romun syntyminen. Sekään ei toki ole ilmaista – myös avaruusalusten mukana kulkevat, erilaisiin siivousoperaatioihin tarvittava laitteisto maksaa, ja ennen kaikkea sen kuljettaminen kiertoradalle maksaa paljon. Siksi viime vuosina on panostettu paljon kansainväliseen sääntelyyn, jolla romun syntymistä yritetään estää. Ilman sääntelyä siivous jäisi kunkin toimijan omalle vastuulle, ja se tiedetään jo maallikoiden kokemuksesta massamuistien, kerhotilojen ja keittiöiden kontekstissa miten hyvin yksittäiset käyttäjät muistavat oma-aloitteisesti hoitaa jaetun tilan pitämisen järjestyksessä ja puhtaana.
Avaruuslainsäädäntö koskettaa monia muitakin avaruustutkimuksen käytäntöjä ja vaikutuksia kuin vain avaruusromua. Suomessa ensimmäinen kansallinen avaruuslaki tuli voimaan 23.1.2018, ja se täyttää Suomen velvoitteet mm. YK:n avaruussopimuksissa. Avaruustoiminnasta, kuten satelliittien laukaisemisesta ja operoinnista, tuli luvanvaraista ja sitä koskee erilaisia turvallisuuteen ja ympäristöön liittyviä vaatimuksia. Kiertoratojen puhtaanapidon osalta oleellinen seikka on, että jokaisen mission päättymisen tulee olla suunniteltu, eikä niitä saa esimerkiksi suunnitella kestämään aina polttoaineen, sähkön tms. hallinnan kannalta kriittisen tekijän loppumiseen saakka. Vaihtoehtoja on käytännössä kolme: Hyvin lyhyiden missioiden vieminen niin matalille kiertoradoille, että satelliitit vajoavat ilmakehään itsekseen muutamassa viikossa, mission lopettaminen hallittuun ilmakehään ajoon tai satelliitin siirtäminen sovituille “hautausmaaradoille”, kiertoradoille joilla ei ole juuri muuta toimintaa.
Ensinmainittu matalien ratojen käyttö koskee lähinnä yksinkertaisia nanosatelliitteja, jotka ovat riittävän halpoja lyhytaikaisten mittauksien tai kokeiden tekemiseen. Jotkin suuretkin järjestelmät ovat niin matalilla radoilla, että ilman ajoittaista lisäpotkua rakettimoottorin poltolla ne palaisivat ilmakehässä melko nopeasti, kuten ISS. Isojen satelliittien kohdalla on kuitenkin mahdollisuus, että ne päätyvät ilmakehään palattuaan maahan asti, joten myös turvallisuuden takia ne on syytä ohjata hallitusti putoamaan tietylle alueelle.
Suurten alusten ja satelliittien paluu ilmakehään tapahtuu hyvin perinteisellä tavalla, jota on käytetty ensimmäisistä miehitetyistä lennoista lähtien. Englanninkielinen termi “retro rocket” ei suinkaan tarkoita tyyliltään vanhahtavaa Tinttirakettia tai muuta steampunkia, vaan hidastusmoottoria, jolla alusta “hidastetaan” (todellisuudessa alemman radan nopeus on suurempi, mutta kokonaisenergia pienempi) ja kiertorataa alennetaan, kunnes ilmakehä alkaa jarruttaa liikettä. Tämän menetelmän ongelmana on tarvittava energiamäärä, ja sitä kautta korkea kustannus. Kiertoradalla olevan massan tuominen alaspäin vaatii yhtä paljon energiaa kuin saman suuruinen siirto ylöspäin, ja kaikki polttoaine ratamuutoksia varten on lisäksi tuotava maasta kiertoradalle. Tosin ainakin pienten satelliitien, ehkä jatkossa suurempienkin matalalta kiertoradalta poistoa varten on kehitteillä uusia ratkaisuja, jotka eivät perustu rakettimoottorin käyttöön. Suomalaisittain ja SATSilaisittain jännittävää on seurata, miten Pekka Janhusen johdolla kehitetyn propulsiojärjestelmän, sähköpurjeen, sovellus sähkölieka kypsyy tuotantokäyttöön. Sen ensimmäinen koelento ESTCube-1-satelliitin matkassa ei onnistunut, mutta Aalto-1-satelliitin missio on tarkoitus päättää toisella liealla. Tästä tekniikasta Pekka Janhunen on itse kirjoittanut aiemmissa Avaruusluotaimen numeroissa Sähköpurjekolumnissa.
Erityisen kalliiksi paluumatka kävisi korkeilla kiertoradoilla oleville satelliiteille. GPS-satelliitit kiertävät maata noin 20 000 km korkeudessa, ja geosynkroniset sekä mm. TV-lähetyksiä välittävät geostationaariset satelliitit vieläkin korkeammalla, lähes 36 000 kilometrissä. Viimemainittujen ratojen ja ilmakehään paluun mahdollistavien matalien kiertoratojen välinen delta-v eli tarvittava impulssi satelliitin massaa kohden on noin 1,5 km/s. Kun geostationaarisen radan ylläpitoon tarvittava delta-v on viitisenkymmentä metriä sekunnissa per toimintavuosi, nähdään, että radalta poisto vastaisi noin 30 vuoden normaalia toimintaa. Ja tämäkin laskelma on karkea aliarvio – radalta poistoon tarvittava polttoaine kasvattaisi satelliitin massaa, jolloin sen ohjailuun tarvittava energiamäärä kasvaisi.
Erityisesti geostationaariset radat ovat hyvin haluttuja ja ne ovat fysiikan lakien takia täsmälleen samalla korkeudella, joten vanhentuvia satelliitteja ei voi vain jättää kiertämään radoilleen. Tämän takia on kehitetty vaihtoehtoinen menettelytapa – hautausmaaradat. Näillä tarkoitetaan selvästi, sopimusten mukaan vähintään 200 km korkeampia ratoja, joille satelliitit nostetaan ennen kuin “valot sammutetaan”. Tämän operaation delta-v on vain hieman toistakymmentä metriä sekunnissa, joten tarvittava, noin kolmen kuukauden toiminta-aikaa vastaava polttoainemäärä on helposti hallittavissa ja siedettävä kustannus.
Hautausmaarata ei kuitenkaan ole ongelmaton ratkaisu. Niin korkealla ratanopeudet ovat maltillisia, noin 3 km/s (vrt. matalien kiertoratojen noin 7,8 km/s), jolloin mahdolliset törmäykset ovat vähemmän tuhoisia kuin alempana. Silti kun hautausmaalla alkaa olla ruuhkaa, törmäykset tulevat väistämättä yleistymään. Kuten aiemmin todettiin, törmäysenergia aiheuttaa muutoksia syntyvien kappaleiden kiertoratoihin. Mikäli niitä joutuisi radoille, jotka leikkaavat geostationaarisia ratoja, vaara erityisen kriittisiä palveluita tarjoaville kalliille satelliiteille kasvaisi merkittävästi. Toistaiseksi kuitenkin tuo delta-v-ongelma on ollut painavampi tekijä kuin tämä riski. Hautausmaaratojen oletetaan olevan luotettavasti “pois tieltä” vähintään tuhansia vuosia, joten mikäli pahoilta törmäyksiltä vältytään, voi tekniikan kehitys on riittävän nopeaa jotta pahoilta ongelmilta vältytään.
Avaruusromun siivous
Vaikka säädökset ja menetelmät uuden kiertorataromun välttämiseksi ovat kehittyneet, sitä on jo nyt niin paljon, että keinoja ainakin suurempien kappaleiden poistamiseksi on alettu kehittää. Aikaisemmista, osin ehkä hieman koomisistakin suunnitelmista ja jo pitkällä olevista uusista projekteista on toinen artikkeli tekeillä. Siihen asti toivotan satelliiteille pitkää ikää ja uran päätteeksi komeita tähdenlentoja!