Hera-avaruusmissio tuottaa tietoa planetaarisen puolustuksen ja avaruuden kaivostoiminnan tarpeisiin

Suomalaista teknologiaa lähti lokakuussa 2024 Hera-avaruusmission mukana ulkoavaruuteen. Mitä tarkoitetaan planetaarisella puolustuksella ja avaruuden kaivostoiminnalla? Joko Maata voidaan suojella asteroidien törmäyksiltä? Entä milloin perustetaan ensimmäinen asteroidikaivos?

Euroopan avaruusjärjestö ESAn Hera-luotain lähti 7.10.2024 matkaan kohti 195 miljoonan kilometrin päässä sijaitsevaa Didymos-kaksoisasteroidia. Missiossa tutkitaan kraatteria, joka aiheutettiin törmäyttämällä asteroidiin Yhdysvaltain avaruusviraston NASA:n DART-luotain syyskuussa 2022. Hera-avaruusmission tavoitteena on tarjota uutta tutkimustietoa planetaarisen puolustuksen ja avaruuden kaivostoiminnan tuleviin kehitysvaiheisiin.

Planetaarinen puolustus – voidaanko Maata suojella asteroidien törmäyksiltä?

Planetaarinen puolustus on tutkimusala, joka pyrkii etsimään, seuraamaan ja ymmärtämään mahdollisia Maata uhkaavia asteroideja ja komeettoja, sekä auttamaan ihmiskuntaa estämään niiden törmäyksen Maahan. Törmäys voitaisiin estää esimerkiksi tuhoamalla uhkaava asteroidi tai muuttamalla sen kiertorataa.

Pieniä asteroideja päätyy Maan ilmakehään jatkuvasti, mutta niistä ei ole merkittävää vaaraa Maan ekosysteemeille. Suuret, läpimitaltaan yli kilometrin kokoiset asteroidit sen sijaan voisivat aiheuttaa globaalin katastrofin Maahan iskeytyessään –dinosaurukset 66 miljoonaa vuotta sitten tuhonneen asteroidin läpimitta oli noin kymmenen kilometriä. Toistaiseksi tiedossa ei ole halkaisijaltaan yli 140 metrin kokoisia asteroideja, joilla olisi merkittävä todennäköisyys törmätä Maahan seuraavien sadan vuoden aikana. Kuitenkin pystymme tällä hetkellä seuraamaan vain pientä osaa kaikista Maata uhkaavista asteroideista.

Kansainvälisesti planetaarista puolustusta edistävät monet tahot. ESA ja NASA ylläpitävät omia katalogejaan Maan läheisistä kohteista (Near-Earth Object, NEO), joilla on mahdollinen törmäysuhka Maan kanssa. Maailman parhaat kaukoputket etsivät tällaisia kohteita ja seuraavat tilannetta jatkuvasti sekä Maasta että avaruudesta käsin, jotta uhat havaittaisiin mahdollisimman ajoissa. NASAn DART-missio (Double Asteroid Redirection Test) oli ensimmäinen planetaarisen puolustuksen avaruusmissio, jossa testattiin, voiko asteroidin kiertorataa muuttaa törmäämällä siihen. 

Planetaarinen puolustus on sodankäyntiä avaruuden uhkia vastaan, ja sodassa vihollisen hyvä tuntemus on onnistumisen edellytys. Maata potentiaalisesti uhkaavien asteroidien torjunta edellyttää rutkasti lisää tutkimustietoa. Jotta luotain törmää asteroidiin hallitusti oikealla nopeudella, hetkellä ja kulmassa, on tiedettävä miten asteroidi reagoi törmäykseen: miten sen kiertorata muuttuu ja kuinka paljon materiaalia tulee irtoamaan sen pinnalta. Tähän tarvitaan sekä perustutkimusta asteroidien materiaalikoostumuksesta ja rakenteesta että tietoa mahdollisen törmäyskurssilla olevan asteroidin massasta, muodosta ja olomuodosta. Hera-missio tarjoaa olennaisia havaintoja tällaisen tiedon muodostamiseksi.

Kaivostoiminta avaruudessa – ihmiskunnan pelastus luonnonvarojen ehtyessä?

Koska Maan kriittisten mineraalien varannot ovat rajalliset, ovat jotkut kaivosyhtiöt alkaneet suunnata katsettaan avaruuteen. Kuu tai jotkin Maan lähellä olevat asteroidit omaavat suuren mineraalipotentiaalin.

Yksi pisimmällä olevista yhtiöistä on yhdysvaltalainen TransAstra, joka on jo hahmotellut, miten ja millaisilla laitteilla asteroideja voitaisiin louhia kannattavasti. Yhtiö on myös testannut optista louhintaa, jossa käytetään tiivistettyä auringonvaloa kaasun talteenottoon sellaisten asteroidien, kuiden ja planeettojen pinnoilta, joissa on runsaasti haihtuvia aineita. Toisen avaruuskaivosyhtiön AstroForgen kunnianhimoisena tavoitteena on saada ensimmäiset avaruudesta louhitut materiaalierät myyntiin jo 2020-luvun lopulla. Toistaiseksi kaivostoiminnan käynnistyminen avaruudessa on kuitenkin vielä kaukana. 

Ennen kuin avaruuskaivostoiminnasta tulee todellisuutta, on kuitenkin pystyttävä ratkaisemaan useita energian- ja vedensaantiin, logistiikkaan ja infrastruktuuriin liittyviä haasteita. Asteroideilla ei ole juuri lainkaan painovoimaa, joten koneiden ja kaivostyöntekijöiden olisi ankkuroitava itsensä kiinni asteroidiin. Painovoiman puutteesta on kuitenkin myös hyötyä, sillä louhittua materiaalia voitaisiin liikutella helposti.

Tutkimustietoa kertyy kaukoputkien ja kameroiden avulla

Myös asteroideista tarvitaan vielä huomattavasti lisää tutkimustietoa. Suurten kustannusten vuoksi suurimman potentiaalin omaavat asteroidit täytyy tunnistaa etukäteen etämenetelmiä hyödyntäen, ennen kuin tehdään yksityiskohtaista tutkimusta asteroidin pinnalla. Tähän käytetään esimerkiksi kehittyneitä kaukoputkia ja hyperspektrikamerateknologiaa, jota testataan myös Hera-missiossa.

Tarkempaa tutkimustietoa tarvitaan esimerkiksi siitä, miten miljoonien vuosien avaruusaltistus vaikuttaa eri mineraalien heijastusominaisuuksiin. Uutta tietoa voidaan kerätä ja hyperspektrikameroita testata myös tutkimalla laboratoriossa Maahan jo pudonneita meteoriitteja.

Lisäksi ratkaistavana on oikeudellisia kysymyksiä: YK:n ulkoavaruuden yleissopimuksen mukaan ulkoavaruutta ja sen resursseja ei voi kukaan yksin omistaa, vaan se on ihmiskunnan yhteinen. Asteroidien ja Kuun pintaa tulee tarkastella myös luonnonperinnön näkökulmasta. Avaruuden kappaleisiin kohdistuvat toimenpiteet aiheuttavat niille peruuttamatonta vahinkoa. Avaruusresurssien tutkimuksen on tapahduttava vastuullisesti, ja niiden hyödyntäminen tulisi olla vahvasti perusteltua. Näin voimme säilyttää aurinkokuntamme ja sen ympäristön myös tuleville sukupolville.

Hera-avaruusmissiossa on mukana VTT:n kehittämä ASPECT-hyperspektrikamera, jonka avulla tutkitaan asteroidin mineraalikoostumusta. Aalto-yliopisto ja Helsingin yliopisto vastaavat hyperspektrikamerahankkeen datankäsittelystä, laitteiston testauksesta ja operaation tieteellisestä suunnittelusta. Hyperspektrikameran dataprosessointiyksikön on suunnitellut suomalaisyritys Kuva Space.

Lisätietoa Hera-missiosta

Lähteet:
https://science.nasa.gov/planetary-science/programs/planetarydefense/  
https://www.space.com/planetary-defense-explained  
https://www.space.com/space-mining-grinding-into-reality  
https://www.mining-technology.com/features/can-asteroid-mining-be-profitable-astroforge-is-counting-on-it/?cf-view  
 

Kuvat: ESA