Avaruustoiminta osana tulevaisuusselontekoa - Osa 1

Avaruustoiminnan merkitys kasvaa arjen palveluissa ja myös sotilaallisessa toiminnassa. Avaruudesta saatava tieto ja palvelut tulevat integroitumaan yhä laajemmin ja syvemmälle osaksi yhteiskunnan kaikkea infrastruktuuria.

Julkaisemme SpaceFinland-sivustolla selonteon avaruustoimintaa käsittelevän osuuden kahdessa osassa. Tässä ensimmäisessä osassa aiheina ovat avaruuspalveluiden sulautuminen yhteiskuntaan, eksploraatio-kilpajuoksu ja avaruustoimijoiden kentässä käynnistynyt tuplamurros.

Tulevaisuusselonteko on tarkoitettu hallituksen ja koko valtioneuvoston strategiseksi tueksi. Marraskuussa 2024 julkaistiin tulevaisuusselonteon 1. osan strateginen toimintaympäristöanalyysi (valtioneuvoston julkaisuja 2024:54), jossa luodaan valtioneuvoston yhteinen ennakointi- ja toimintaympäristötieto kaikkien ministeriöiden poikkihallinnollisessa yhteistyössä. 

Avaruudesta saatava tieto ja palvelut tulevat integroitumaan yhä laajemmin ja syvemmälle osaksi yhteiskunnan kaikkea infrastruktuuria. Ne tarjoavat mahdollisuuden tehostaa ja sujuvoittaa yhteiskunnan toimintoja sekä mahdollistavat kokonaan uusien sovellusten käyttöönoton. Digitalisoituvassa yhteiskunnassa aika- ja paikkatieto, maanpinnan ja ilmakehän havainnointi sekä kaikkialla saatavilla olevat tietoliikenneyhteydet ovat perusteet, joihin eri toimialojen sovellukset tukeutuvat. Avaruuspalveluiden rooli myös turvallisuuden ja puolustuksen sovelluksissa syvenee. 

Avaruustalouden muutosta ajavat uudet globaalisti skaalautuvat liiketoimintamallit, teknologian kehittyminen ja avaruustoiminnan kustannusten aleneminen lisäävät valtiollisten ja yksityisen sektorin toimijoiden lukumäärää voimakkaasti. Samanaikaisesti kärjistynyt geopoliittinen tilanne, suurvaltakilpailu ja avaruuspalveluiden kaksoiskäyttö siviili- ja puolustussektoreilla synnyttävät kilpailevia ryhmittymiä. Yksi näkyvimmistä suurvaltakilpailun muodoista avaruustoiminnassa on eksploraatio, jossa eri ryhmittymät tavoittelevat johtoasemaa aurinkokuntaan kohdistuvassa tutkimusmatkailussa. Toiminnan päämääränä on selkeästi poliittissotilaallisen aseman sekä siihen liittyvän teknologisen osaamisen vahvistaminen suhteessa kilpailijoihin

Murroksessa olevan avaruustalouden uudet liiketoimintamallit tuovat toimialalle kilpailullisuutta ja madaltavat uusien innovatiivisten ratkaisuiden tuomista markkinoille. Avaruuspalveluiden ja -tiedon hyödyntäminen yhä uusilla yhteiskunnan sovellusalueilla mahdollistaa tehokkaamman ja kestävämmän resurssien käytön myös maan päällä. Toisaalta avaruuden strateginen ja sotilaallinen merkitys, geopoliittinen kilpailu ja teknologisen omavaraisuuden tarve luovat painetta valtiollisten ryhmittymien välisille vientirajoituksille. Avaruustoiminnan ja -toimijoiden lukumäärän kasvaessa voimakkaasti korostuvat myös avaruuden kestävän käytön ja kansainvälisen sopimisen haasteet. Satelliittien käytössä olevien kiertoratojen ruuhkautuminen, hallitsematon avaruusromun määrän kasvu ja piensatelliittien lähetykseen liittyvät puutteelliset kansainväliset toimintatavat ovat uhkatekijöitä, jotka potentiaalisesti laskevat avaruuspalveluiden laatua ja saatavuutta.

Vahva teknologinen osaaminen ja pitkälle kehittynyt yhteiskunnan digitalisaatio tukevat avaruustoiminnan kehittymistä ja avaruuspalveluiden hyödyntämistä Suomessa. Valtiollisten resurssien kapeus kuitenkin rajoittaa oman avaruusinfrastruktuurin rakentamista. Siksi Suomen on tulevaisuudessakin tukeuduttava tiiviiseen yhteistyöhön EU:n ja muiden kumppaneiden kanssa. 

Tulevaisuudessa satelliittien tarjoamat palvelut tarjoavat jatkuvasti laadullisesti parempaa, reaaliaikaisempaa ja kattavampaa tietoa ja mahdollistavat niiden soveltamisen yhä laajemmin. Tämä parantaa loppukäyttäjien resurssien käytön ja toiminnan optimointia. Avaruudesta saatava tieto ja palvelut tarjoavat mahdollisuuden tehostaa ja sujuvoittaa yhteiskunnan toimintoja sekä mahdollistavat kokonaan uusien sovellusten käyttöönoton. Toimintojen tehostuminen ja maanpäälle rakennetun infrastruktuurin täydentäminen tai korvaaminen satelliittipalveluilla säästää rakentamiskustannuksissa ja mahdollistaa palveluiden kustannustehokkaan ulottamisen kattavasti myös harvaan asutuille alueille. Suomen huoltovarmuuskulttuuriin avaruuspalvelut tuovat uuden merkittävän kerroksen täydentämään muita teknologioita. Laaja ja oivaltava teknologinen ymmärrys vahvistaa Suomen mahdollisuuksia rakentaa kestävää kokonaisturvallisuutta, joka kattaa alueellisesti myös harvaan asutut alueet. Toimintaympäristönä avaruus tarjoaa ainutlaatuisen ympäristön tutkimustyöhön painovoimattomassa olosuhteessa. Toisilta taivaankappaleilta saatavat luonnonvarat, esimerkiksi alkuaineiden harvinaiset isotoopit, voivat mahdollistaa uusien teknologioiden käyttöönoton myös Maassa.

Avaruuspalveluiden sulautuminen yhteiskuntaan

Avaruustoiminnalla on yhä suurempi merkitys yhteiskuntamme ja arkielämämme toimivuudelle. Tärkeimpiä avaruudesta saatavia palveluita ovat paikannus, tietoliikenne ja kaukokartoitus.

Jo nykypäivänä useat yhteiskunnan palvelut tukeutuvat satelliittijärjestelmien häiriöttömään toimintaan. Monet digitaalisen yhteiskunnan toimivuuden kannalta merkittävät toiminnot lakkaavat toimimasta tai toimivat puutteellisesti ilman erittäin tarkkaa, useimmiten satelliiteista saatavaa sijainti- tai aikatietoa – niistä onkin tullut merkittävä osa arkisten perustoimintojen taustalla. Esimerkiksi viranomaisten hälytystehtävien hoitaminen, sähköverkot, pankkipalvelut ja tietoliikenneverkot tarvitsevat toimiakseen satelliittipaikannusjärjestelmien tarkkaa sijainti- tai aikatietoa. Lisäksi maapalloa havainnoivien kaukokartoitussatelliittijärjestelmien määrä ja kyvykkyydet ovat kasvaneet voimakkaasti mahdollistaen jatkuvan datavirran ympäristön ja säätilan seurantaan, luonnonvarojen kartoitukseen, onnettomuuksien seurantaan ja ennakointiin sekä etenkin kansallisen ja kansainvälisen turvallisuussektorin operatiivisiin tarpeisiin.

Satelliittien törmäysten ehkäisy, avaruussään ja -myrskyjen vaikutusten ennakointi liikenteeseen, tietoliikenteeseen ja energiainfrastruktuuriin sekä ympäristön, ilmaston ja säätilan seuranta tukeutuvat entistä enemmän avaruuslaitteisiin ja niiden tuottaman tiedon automaattiseen käsittelyyn sekä hyödyntämiseen. 

Satelliittihavainnot ovat nykyisin luotettavien sääennusteiden välttämätön raaka-aine. Sekä valtioiden, että yritysten kiinnostus ja panostukset avaruustoimintaan ovat kasvaneet voimakkaasti viimeisen vuosikymmenen aikana. Julkinen avaruustoiminta suuntautuu sekä järjestelmien että yleispalveluiden kehittämiseen. Samanaikaisesti laajentuva yksityinen avaruustoiminta suuntautuu erityisesti tietoliikenteeseen ja kaukokartoitukseen sekä avaruustoiminnan tuottaman mittaus- ja havaintoaineistojen sekä palveluiden hyödyntämiseen maanpäällisessä liiketoiminnassa.

Tulevaisuudessa avaruustoimintaa hyödynnetään laajasti eri hallinnonalojen päätöksenteossa sekä hallitusohjelman ja muiden yhteiskunnallisten tavoitteiden toteuttamisessa. Avaruustoiminta on myös entistä tärkeämpää kokonaisturvallisuudelle ja huoltovarmuudelle. Avaruustoiminnan palveluilla, kuten paikkatiedolla ja aikasignaalilla, kaukokartoituksella ja satelliittitietoliikenteellä on merkittäviä sovelluksia viranomaistoiminnassa, esim. ympäristövalvonnassa ja turvallisuusviranomaisten toiminnassa, sekä liike-elämässä, erilaisten tietoliikenne- ja energiaverkkojen, kaupankäynnin, kuljetusten ja palveluiden mahdollistajana. (Avaruus arjessamme: Avaruustoiminnan yhteiskunnallinen vaikuttavuus (AVARTAVA). Valtioneuvoston selvitys- ja tutkimustoiminnan julkaisusarja 2022:28.)

Suomen pohjoinen sijainti tuo avaruustoiminnan kannalta paljon etuja. Suomella on pohjoisen sijaintinsa vuoksi erityisosaamista arktisen alueen kysymyksistä, mitä voidaan hyödyntää myös ilmastonmuutoksen, avaruussään, turvallisuuden ja tietoliikenneyhteyksien näkökulmasta. 

Turvallisuusviranomaisten toiminnassa avaruuspalveluista on perinteisesti hyödynnetty satelliittipaikannusjärjestelmiä sijaintitietojen osalta sekä kaukokartoitusdataa tuottamaan tietoa maa- ja meriympäristöstä raja- ja merivalvontaan sekä pelastusviranomaisille ennakointitietoa hätätilanteiden hallintaan. Satelliittiviestintäpalvelut ovat olleet kalliiden kustannusten vuoksi yksittäisiä varautumiskäytössä olevia palveluita ja yhteyksiä merialueilla. 

Satelliittiviestintäpalvelut ovat kuitenkin tulevaisuudessa kehittymässä monikiertorataisiksi megakonstellaatioiksi, jolloin ne soveltuvat toiminnaltaan ja kustannuksiltaan nykyistä paremmin kiinteäksi osaksi turvallisuusviranomaisten jokapäiväistä toimintaa. Satelliittien välisten yhteyksien rakentuminen mahdollistaa tiedon siirtämisen satelliitista toiseen, mikä parantaa palveluiden kattavuutta ja luotettavuutta erityisesti alueilla, joilla maanpäällinen infrastruktuuri on heikko tai olematon. Samoin yhteysnopeudet kasvavat, kun tiedonsiirto tapahtuu satelliittien välillä ilman tarvetta välittää tietoa maa-asemien kautta.

Lisäksi satelliittitietoliikenneyhteyksien käyttö ja yhteen toimivuuden kehittyminen maanpäällisten 5G- ja 6G-matkaviestinverkkojen kanssa yhdeksi samassa päätelaitteessa toimivaksi palvelukokonaisuudeksi laajentaa merkittävästi viranomaisten ja muiden käyttäjien toimintaedellytyksiä alueilla, joilla maanpäälliset viestintäyhteydet puuttuvat tai eivät ole käytettävissä. Satelliittiyhteydet voidaan myös suoraan liittää osaksi viranomaisten omia turvallisia verkkoratkaisuja, jolloin saavutetaan globaalit yhteydet viranomaistehtävien yhteydessä tarvittaviin tietoihin ja järjestelmiin. Eri avaruuspalvelut myös integroituvat entistä tiiviimmin yhteen luoden kokonaan uusia käyttömahdollisuuksia ja turvallisuuspalveluita viranomaistoimintaan. Satelliitti- ja maanpäälliset viestiyhteydet, sijaintitiedot ja kaukokartoitusdata sulautuvat yhteen todellisen ja virtuaalisen muun datan kanssa osaksi jokapäiväistä viranomaistoimintaa.

Eksploraatio-kilpajuoksu

Suurvaltojen ja nousevien suurvaltojen kilpajuoksu avaruuden eksploraatiossa on kiihtynyt viime vuosien aikana. Etenkin Yhdysvallat, Kiina, Venäjä ja Intia ovat asettaneet tavoitteikseen johtoaseman tavoittelun aurinkokuntaan kohdistuvassa tutkimusmatkailussa, joka tapahtuu miehitetyin avaruuslennoin sekä miehittämättömien luotainten ja robottimissioiden avulla. Yleinen avaruusteknologian sekä kiertoradalle pääsyn hinnan halpeneminen ovat madaltaneet avaruustoiminnan kynnystä. Miehitetyt lennot muille planeetoille ovat edelleen hankalia ja kustannuksiltaan massiivisia hankkeita toteutettaviksi, mutta suurvaltojen kilpailun vuoksi niitä todennäköisesti tapahtuu seuraavien 10–20 vuoden kuluessa. 
 
Suurvaltakamppailun selkeänä päämääränä on poliittissotilaallisen aseman sekä siihen liittyvän teknologisen osaamisen vahvistaminen suhteessa kilpailijoihin. Euroopan asema miehitetyissä lennoissa on toissijainen, mutta muussa eksploraatiossa edelleen vankka Euroopan avaruusjärjestön strategiselta kannalta (ainakin toistaiseksi) järkevästi suunnatun toiminnan ansiosta. Parhaillaan kilpajuoksu keskittyy paluuseen Kuuhun edeten robottilaskeutujista varsinaisiin miehitettyihin kuumatkoihin sekä enemmän tai vähemmän pysyväisluontoisten tukikohtien perustamiseen Kuun kamaralle sekä kiertoradalle. Yhdysvaltojen ARTEMIS-kuuohjelmassa suunnitellaan tehtäväksi useita miehitettyjä lentoja Kuuhun lähivuosien aikana. Yleisesti ottaen Kuu nähdään etenkin astinlautana muualle aurinkokuntaan tehtäville tutkimusmatkoille, ensivaiheessa planeetta Marsiin. Olennainen muutos Yhdysvaltain toiminnassa on entistä suurempi tukeutuminen yksityisiin yrityksiin, koska uudet suuret Kuuhun ja muualle aurinkokuntaamme suuntautuvat tutkimusohjelmat vaativat toteutuakseen lisäresursseja. Tämä voi olla mahdollisuus eurooppalaisille ja suomalaisille yrityksille päästä mukaan alihankkijoina ko. hankkeisiin. Tämä vaatii myös monipuolista avaruustutkimuksen osaamista, jossa monet suomalaiset tutkimuslaitokset ovat kansainvälisesti korkealle arvostettuja. 
 
On todennäköistä, että joku tai jotkut edellä mainituista suurvalloista toteuttavat ennen vuotta 2040 miehitetyn avaruuslennon Marsiin (Kuuhun sijoitettu infrastruktuuri voi auttaa asiassa). Todennäköisesti tällaiset hankkeet jäävät kuitenkin yksittäisiksi suurvaltakilpailun voimannäytöiksi Apollo-lentojen tapaan. Sen sijaan robottiluotainten avulla tapahtuvan aurinkokunnan tutkimuksen voidaan olettaa kasvavan merkittävästi avaruusteknologian yleisen - ja erityisesti kantorakettien - kehityksen myötä. Teknologian kehitys saa aikaan nimenomaan miehittämättömän toiminnan kustannusten alenemisen miehitettyjen lentojen kustannusten säilyessä korkeina, etenkin ihmiselle haastavien planeettain välisen avaruuden säteilyolosuhteiden takia. Myös avaruudesta saatavien materiaalien laajamittainen louhinta ja muu vastaava avaruuden hyödyntäminen voidaan hoitaa automaattisten robottijärjestelmien avulla. On avoin kysymys, onko materiaalien louhinnalle kysyntää lähivuosikymmeninä. Toisaalta tarvitaan järjestelmiä asteroidien muodostaman törmäysuhan hallintaan.
 
Euroopan ja sen myötä suomalaisten toimijoiden asema saattaa kehittyä positiiviseen suuntaan, koska robottiluotaimilla ja -laskeutujilla tehtävä eksploraatio avaa uusia osallistumismahdollisuuksia erityyppisille pienillekin yrityksille tai organisaatioille.
 

Avaruustoimijakentän tuplamurros

Avaruustoimijoiden kentässä on käynnistynyt tuplamurros: toisaalta avaruustalouden tekijät lisäävät valtiollisten ja yksityisen sektorin toimijoiden lukumäärää voimakkaasti, toisaalta geopoliittinen tilanne, yritysostot ja –fuusiot ajavat toimijoita kilpaileviin ryhmittymiin. 

Toimijakentälle syntyy suuri määrä uusia avaruusalan yrityksiä ja uusia avaruusvaltioita. Avaruustalouden muutosta ajavat uudet globaalisti skaalautuvat liiketoimintamallit, jotka syntyvät piensatelliittien ja yksityisten laukaisupalvelujen kehittyessä - nämä mahdollistavat aiempaa edullisemman pääsyn avaruuteen. Tässä murroksessa avaruusalan toimijat, roolit ja tekemisen tavat uudistuvat. Uudet yksityiset palveluntarjoajat täydentävät julkisesti rahoitettuja ja operoitavia satelliittijärjestelmiä. (Ks. esim. AVAUS – Avaruuden uuden toimintaympäristön turvallisuusulottuvuudet ja liiketoiminta. Valtioneuvoston selvitys- ja tutkimustoiminnan julkaisusarja 2020:8.) Avaruusjärjestelmien rakentamisen vaatimien investointien aleneminen ja palveluntarjoajakentän muuttuminen kilpailulliseksi tuo avaruuskyvykkyyksien hankkimisen myös pienempien valtiollisten toimijoiden ulottuville. 
 

Kuvio: Avaruusalan startup-yritysten sijoitusten arvo ja sopimusten määrä Euroopassa vuosina 2014-2023, miljoona euroa, lkm. Lähde: European Space Policy Institute (ESPI). (European Space Policy Institute: Space Venture Europe 2023.)

Toimijakentälle syntyy kilpailevia ryhmittymiä sekä valtiollisten että yksityisen sektorin toimijoiden keskuuteen. Geopoliittisen tilanteen kärjistyminen ja suurvaltakilpailu jakavat valtiollisia toimijoita kilpaileviin ryhmittymiin, joilla on tarve varmistaa omavarainen kyvykkyys avaruuspalveluiden ja -tiedon tuottamiseen. Suurimmat ryhmittymät rakentuvat tällä hetkellä USA:n, Kiinan, Venäjän ja EU:n ympärille (ks. esim. New historic high for government space spending mostly driven by defense expenditures - Euroconsult Group, merged with SpaceTec Partner to form Novaspace, euroconsult-ec.com), mutta uusia ryhmittymiä on rakentumassa ja voimasuhteet ovat muutoksessa. Avaruustalouden uudet liiketoimintamallit ja yksityisen sektorin riskirahoitus synnyttävät toimialalle runsaasti uusia yrityksiä, joiden kasvupotentiaali on suuri. Markkinatalous kuitenkin myös karsii heikkoja yrityksiä pois, suuremmat yritykset ostavat pienempiään hankkien teknologiaosaamista ja vakiintuneemmat toimijat fuusioituvat vallatakseen markkinoita. Valtiollisen tason ryhmittymät tukevat oman alueensa teollisuutta ja tutkimusta turvatakseen omavaraisuutta ja saadakseen teknologista etumatkaa kilpaileviin ryhmittymiin nähden.

Avaruusalalle rakentuva palvelu- ja tarvelähtöinen toimintamalli synnyttää uusia sovellusalueita ja teknologisia innovaatioita. Murroksessa olevan avaruustalouden uudet liiketoimintamallit tuovat toimialalle kilpailullisuutta ja madaltavat uusien innovatiivisten ratkaisuiden tuomista markkinoille. Avaruuspalveluiden ja -tiedon hyödyntäminen yhä uusilla yhteiskunnan sovellusalueilla mahdollistaa tehokkaamman ja kestävämmän resurssien käytön myös maan päällä.  

Valtiollisten ja yksityisen sektorin ryhmittymien välinen kilpailu estää yhteistyötä. Avaruuden strateginen ja sotilaallinen merkitys sekä teknologisen omavaraisuuden tarve luovat painetta valtiollisten ryhmittymien välisille vientirajoituksille. Yksityisen sektorin tarjoamien palveluiden toimitusketjujen jakaantuminen yli ryhmittymien altistaa palveluiden saatavuuden geopoliittisten muutosten vaikutuksille. 

Toimitusketjujen varmistaminen motivoi valtiollisia toimijoita tukemaan oman alueen toimijoita ja hankkimaan määräysvaltaa niiden päätöksentekoon. Tiede- ja tutkimusyhteisössä tiedon ja osaamisen vientirajoitukset asettavat haasteita kansainväliselle yhteistyölle ja akateemiselle riippumattomalle.

Avaruustoimijoiden määrän kasvu ja ryhmittymien välinen kilpailu tuovat haasteita avaruuden kestävälle käytölle. Avaruusliikenteen hallinta, käytettävissä olevien radiotaajuuksien rajallisuus ja soveltuvien maa-asemasijaintien ja –resurssien saatavuus aiheuttavat kasvavan tarpeen kansainväliselle yhteistyölle ja regulaatiolle. Geopoliittisen tilanteen muutokset ja toimijaryhmittymien risteävät intressit hankaloittavat yhteisten ratkaisujen löytämistä. Satelliittien käytössä olevien kiertoratojen ruuhkautuminen, hallitsematon avaruusromun määrän kasvu ja heikosti koordinoitu radiotaajuuksien käyttö potentiaalisesti laskevat avaruuspalveluiden laatua ja saatavuutta, pahimmillaan avaruuspalveluiden rakentaminen käytännössä estyy vuosikymmenien ajaksi.