Planeettapuolustus – mitä Hera voi meille opettaa?

Hera, Euroopan avaruusjärjestön (ESA) planeettapuolustusohjelma, on aloittanut kahden vuoden matkansa. Hera‑avaruusaluksen laukaisun 7. lokakuuta jälkeen ESA saavutti yhden keskeisistä tavoitteistaan — koota pakettiauton kokoisen avaruusaluksen ja laukaista sen nopeasti.

Toinen tehtävän tavoite on tutkia NASA:n vuoden 2022 DART‑mission jälkeisiä vaikutuksia, joka onnistui muuttamaan asteroidin radan suoran iskun avulla.

Hera:n rooli Maan suojaamisessa asteroideilta

Noin 30 000 asteroidia lähestyvät Maata melko läheltä, ja yksi tällainen avaruuskivi iskee planeettaan joka 10 000. vuosi. Tällainen isku, Thalesin mukaan, olisi yhtä suuri kuin noin 50 megatonin räjähdys.

“Hera on osa kansainvälistä pyrkimystä vastata kysymykseen: Voisimmeko tehdä jotain, jos havaitsemme yhden törmäyskurssilla?” kirjoitti ESA X:ssä (aiemmin Twitter).

Thalesin mukaan keskikokoiset asteroidit ovat ne, joista meidän tulisi olla huolissaan, koska niiden isku asutulle alueelle olisi tuhoisa. Siksi DART:n iskun vaikutusten tarkka tarkastelu mahdollistaa Hernan tarkentaa asteroidin poikkeamistrategioita tulevia planeettapuolustusaloitteita varten.

ESA:n tiedemiehet mukaan törmäyskohdan tutkimus auttaa ratkaisemaan mysteerejä paitsi Dimorphoksesta, jonka koko on yhtä suuri kuin Gizan suuri pyramidi, halkaisijaltaan 495 jalkaa, myös Didymoksesta, suuremmasta asteroidista, jonka ympärillä se kiertää. Didymos on vuoren kokoinen, halkaisijaltaan 2 559 jalkaa.

Lisäksi Hera auttaa meitä ymmärtämään aurinkokuntaamme paljastamalla lisää tietoa sen muodostumisesta. Tämä kuutio‑muotoinen avaruusalus on ensimmäinen, joka kuljettaa CubeSat‑satelliitteja syvälle avaruuteen, mikä lisää sen tieteellisiä kykyjä.

“Hera tarjoaa arvokasta dataa tulevia asteroidin poikkeamismissioita ja tiedettä varten, auttaen ihmiskunnan ymmärrystä asteroidin geofysiikasta sekä aurinkokunnan muodostumisesta ja evoluutioprosesseista,” kirjoitti SpaceX (SPCX ) X:ssä.

Ennen kuin Hera saavuttaa kaksoisasteroidijärjestelmän loppuvuodesta 2026, mikä vie sen 121 miljoonaa mailia (lähes 195 miljoonaa kilometriä) Maasta, avaruusalus ohittaa Marsin ensi vuoden maaliskuun puolivälissä. Tämä antaa Heralle lisäimpulssin, joka tarvitaan asteroidien saavuttamiseen.

Matkan aikana Hera lentää 3 728 mailin sisällä Marsin pinnasta ja tarkkailee siten yhtä punaisen planeetan kahdesta kuusta, nimeltään Deimos. Avaruusalus saa dataa Marsin Kuun tutkimus (MMX) -sondille, joka lanseerataan tulevina vuosina kartoittamaan kuut ja laskeutumaan pienellä roverilla Phobokselle keräämään näytteitä tarkastelua varten.

Hera saapuu sitten Didymoksen kiertoradalle, jossa se viettää kuusi viikkoa kartoittaen molempia asteroideja. Kun tarkkailu on valmis, avaruusalus vapauttaa kaksi CubeSat‑satelliittia, joilla on omat propulsiojärjestelmänsä.

Yksi CubeSateista on nimeltään Juventas, joka on varustettu tutka‑instrumentilla näkemään syvälle avaruuskivien pinnan alle. Toinen on nimeltään Milani, monispektrinen kuvain, joka kartoittaa pölyä ja mineraaleja näillä asteroideilla. CubeSatit käyttävät satelliittien välisten linkkien avulla viestintää aluksen kanssa ja välittävät löydöksensä takaisin Maahan.

10 viikon aikana Hera tekee havaintoja, jotka vievät sen lähemmäs asteroidin pintaa, jopa 0,6 mailin (1 km) etäisyydelle. Lopulta Hera saattaa laskeutua Didymokselle, kun taas CubeSatit voivat tehdä samankaltaisia laskeutumiskokeiluja Dimorphokselle.

Kaiken ESA:n kokemuksen ja Hernan keräämän tiedon avulla se aikoo käyttää sitä seuraavassa tehtävässään, Ramses. Näin, jos joskus havaitsemme asteroidin, joka on törmäyskurssilla Maahan, tällaiset tiedustelutehtävät voidaan käynnistää nopeasti tarkkaan määrittämään niiden rata ja sulkemaan pois väärä hälytys.

Yhteistyö Euroopan planeettapuolustuksessa

Osana Euroopan planeettapuolustusohjelmaa Hera, jonka kaksi laatikkokokoista satelliittia, lanseerattiin NASA:n Kennedy Space Centeristä Floridasta Falcon 9 -raketilla.

Tämä Elon Muskin SpaceX:n raketti on uudelleenkäytettävä, kaksivaiheinen, keskikokoinen kantoraketti, joka tarjoaa turvallisen ja luotettavan kuljetuksen ihmisille ja lastille Maan kiertoradalle. SpaceX:n määritelmän mukaan se on “maailman ensimmäinen kiertoradan luokan uudelleenkäytettävä raketti,” ja tämä uudelleenkäytettävyys mahdollistaa yrityksen alentaa avaruuteen pääsyn kustannuksia.

Virallisen verkkosivun mukaan Falcon 9:llä on tähän mennessä ollut 377 laukaisua, 333 laskeutumista ja 308 uudelleenkäyntiä.

Euroopan ensimmäiseen planeettapuolustusohjelmaan Beyond Gravity toimitti myös olennaiset komponentit, mukaan lukien keskeinen rakenteellinen putki, aurinkosiivet ja elektroniset tuotteet, jotka ovat kriittisiä tehtävän menestykselle.

“Asteroidin radan muuttaminen on tärkeä planeettapuolustustekniikka ihmiskunnalle, jos koskaan suuri asteroidi havaitaan olevan törmäyskurssilla Maahan.”

– Oliver Grassmann, Satelliittien varsinainen varapuheenjohtaja Beyond Gravityssa, avaruusteollisuuden keskeinen toimittaja

Aurinkosiipiensä avulla yritys varmistaa, että Heralla on riittävästi sähköenergiaa kaikissa tilanteissa toimintojensa pyörittämiseen. Hera‑avaruusaluksella on kaksi aurinkosiipiä, jotka ovat viisi metriä pitkiä ja joilla on kolme saranoitua paneelia kukin. Tämä tarjoaa alukselle noin neljätoista neliömetrin pinta-alan.

Se oli ensimmäinen kerta, kun Beyond Gravity kehitti täydelliset aurinkopaneelit eurooppalaista tehtävää varten. Nämä paneelit on suunniteltu aina kohdistumaan aurinkoon ja toimimaan myös äärimmäisissä olosuhteissa. Tämä johtuu siitä, että Marsin auringonvalo on vain 43 % Maan valosta, ja sen ulkopuolella se laskee 17 %:iin.

Kun otetaan huomioon, että se voi toimia lämpötiloissa -100 °C ja +140 °C, Hera:n mennessä Marsin ulkopuolelle aurinkopaneelit pystyvät edelleen tuottamaan 800 watin tehoa, mikä riittää tärkeiden järjestelmien, kuten navigaatiokameroiden, viestintäjärjestelmien ja aluksen tietokoneen, virransyöttöön.

Aurinkosiipien lisäksi Beyond Gravity on toimittanut alukselle keskeisen putken, joka toimii aluksen selkärankana. Tämä putki on valmistettu hiilikuituvahvisteisesta polymerista, ja se toimii pääasiallisena rakenteellisena elementtinä.

Keskeisenä rakenteena se pitää kaikki aluksen komponentit yhdessä, ja sillä on keskeinen rooli Hernan yhdistämisessä laukaisualustaan laukaisun aikana. Putki sisältää työntövoimalaitteet, polttoainesäiliöt ja laitteistokannet, jotka varmistavat aluksen rakenteellisen eheyden.

Puolustusyritykset Thales ja Leonardo osallistuivat myös Hernan tehtävään teknologian kautta yhteisyrityksensä Thales Alenia Space:n kautta, jolla on tehdas Yhdysvalloissa ja 16 sijaintia Euroopassa. Se ilmoitti konsolidoidut tulot noin 2,2 miljardia euroa vuonna 2023.

Yhteisyritys toimitti Hernalle virtayksikön ja viestintäjärjestelmän, jotka mahdollistavat aluksen seurannan ja ohjauksen jopa 500 miljoonan kilometrin etäisyydeltä.

Miten NASA:n DART valmisti pohjan Hernan tehtävälle

Vaikka Hera on lanseerattu, alukselle kestää kaksi vuotta saavuttaa asteroidijärjestelmä, ja silloin se alkaa tutkia DART:n iskun vaikutuksia parantaakseen “kinettisen iskun” menetelmää mahdollisena lähestymistapana planeettapuolustukseen.

NASA:n Double Asteroid Redirection Test (DART) -tehtävä toteutettiin vuonna 2022 ja se iski asteroidia Dimorphos, joka sijaitsee noin 181 miljoonaa kilometriä planeetastamme.

DART lanseerattiin marraskuussa 2021 SpaceX:n Falcon 9 -raketista, ja se oli ensimmäinen koskaan tehty avaruustehtävä, joka osoitti asteroidin poikkeamisen kinettisen iskun avulla. Myyntiautomaatin kokoinen avaruusalus käytti SMART Nav -järjestelmää kohdistamaan asteroidin ja säätämään DART:n rataa.

Kaksi vuotta sitten tehtävä iski tahallaan Dimorphos‑asteroidin ja muutti sen kiertorataa. Kun törmäys tapahtui, roskapilvi ulottui yli 6 213 mailia avaruuteen ja kesti kuukausia. Tämä loi itse asiassa ensimmäisen ihmisen tekemän meteorisateen, joka saattaa olla tulevaisuudessa näkyvissä Maassa ja Marsissa.

NASA:n planeettapuolustusvirkamiehen, Lindley Johnsonin, mukaan tehtävän menestys osoitti, että:

“Emme ole enää voimattomia estämään tämän tyyppisiä luonnonkatastrofeja.”

Asteroidi ei aiheuttanut uhkaa Maalle, mutta Yhdysvaltain avaruusvirasto halusi nähdä, voisiko aluksen törmäys pieneen asteroidiin nopeudella 13 645 mailia tunnissa (6,1 km s⁻¹) muuttaa sen liikettä. Dimorphoksen pieni koko teki siitä täydellisen koeaiheen, ja NASA julisti tehtävän menestykseksi, jättäen noin 33–65 jalan kokoisen iskukuilun.

“Tämä tulos on yksi tärkeä askel kohti DART:n iskun täyden vaikutuksen ymmärtämistä kohdeasteroidiin… Kun uutta dataa saapuu päivittäin, tähtitieteilijät pystyvät paremmin arvioimaan, voiko DART:n kaltaista tehtävää tulevaisuudessa käyttää Maata suojaamaan asteroidin törmäykseltä, jos joskus havaitsemme sellaisen lähestyvän meitä.”

– Lori Glaze, NASA:n planeettatieteen osaston johtaja

Jälkivaikutusten kuvat otettiin CubeSatilla nimeltä LICIACube, joka oli pakattu aluksen sisään. Se erosi myöhemmin ottaakseen kuvia ja videoita.

Vaikka maassa sijaitsevia teleskooppeja on käytetty tarkkailemaan törmäyksen jälkeisiä tapahtumia, kysymyksiä on edelleen DART:n iskun ja asteroidien koostumuksen suhteen, jotka voivat auttaa parantamaan asteroidin poikkeamisteknologiaa. Hera pyrkii tässä sulkemaan sen silmukan tekemällä täysimittaisen arvioinnin ja tarkentamalla lopputuloksen.

Vaikka meillä on jo “superkuvia” molemmista asteroideista, Hera tuo meille uusia kuvia, ja se on “kuten uusien maailmojen löytäminen,” sanoi Patrick Michel, Hernan päätutkija ja Ranskan Kansallisen tieteellisen tutkimuskeskuksen tutkimusjohtaja. Hän lisäsi:

“Kiva asia on, että tiedämme, miksi ne ovat uusia tai erilaisia, sillä DART antoi meille kaikki alkuehdot, jotka johtivat niiden muuntumiseen.”

Tutkijat haluavat ymmärtää Dimorphoksen eri puolia, mukaan lukien sen koostumuksen. Joten vaikka DART‑mission oli “mahtava menestys”, Hera on tarpeen mittaamaan DART:n poikkeamiskokeen tehokkuutta.

“Toivon, että tämä voi tarjota inspiraation lähteen muille planeettapuolustukseen ja aurinkokunnan tutkimukseen omistautuneille tehtäville.”

– Patrick Michel

Teknologiat, jotka raivaavat tietä avaruusmatkustavan tulevaisuuden puolesta

Euroopan avaruusjärjestön planeettapuolustustehtävä edustaa merkittävää askelta asteroidin poikkeamistekniikoiden kehittämisessä ja ihmiskunnan valmistautumisessa moniplaneettalaiseksi lajiksi.

Lisäksi Hera osoittaa edistysaskeleita syvän avaruuden navigoinnissa ja autonomisessa teknologiassa, jotka todennäköisesti näyttelevät merkittäviä rooleja tulevassa avaruustutkimuksessa ja kolonisaatiopyrkimyksissä.

Ja kun laajennamme toimintaamme avaruuteen, Maan ja muiden mahdollisten tulevien asuinalueiden suojaaminen avaruusuhkilta on olennaista. Kehittämällä kykyämme poistaa tai ohjata asteroidit, Hernan kaltaiset tehtävät edistävät ihmiskunnan pitkän aikavälin selviytymistä, ei vain Maassa vaan myös kaukana sen ulkopuolella.

Silti tämä on vasta alkua, ja jotta voisimme tulla moniplaneettalaiseksi lajiksi avaruusmatkustavan talouden kanssa, tarvitsemme useita kriittisiä teknologioita, jotka kattavat eri aloja, kuten ilmailu, energia ja elintieteet.

Tähän sisältyvät kustannustehokkaat, kestävä ja uudelleenkäytettävät raketit, joista SpaceX:n Starship on erinomainen esimerkki. Edistyneet propulsio‑teknologiat, kuten ydinlämpöinen, ovat puolestaan tarpeen nopeampiin ja tehokkaampiin matkoihin planeettoihin kuten Mars.

Pelkkä matka näille planeetoille ei kuitenkaan riitä. Jotta voisimme asua siellä, tarvitsemme elämisen tukijärjestelmiä, kuten ilmaa, vettä ja ruokaa, jotka ovat välttämättömiä pitkäaikaiseen asuttamiseen.

Energiaratkaisut, kuten kannettavat ydinreaktorit ja avaruusympäristöön optimoidut aurinkopaneelit, ovat myös tarpeen auttamaan asutuksen rakentamisessa muilla planeetoilla. Sähköntarpeiden lisäksi tarvitsemme teknologiaa, jonka avulla voimme louhia resursseja planeetoilta ja asteroideilta. Raaka-aineiden lisäksi tarvitsemme teknologiaa, kuten 3D‑tulostusta, niiden hyödyntämiseen polttoaineena, infrastruktuurin rakentamisessa ja elämisen tukijärjestelmissä.

Robotiikka on myös suuri apu infrastruktuurin rakentamisessa, erityisesti vaarallisissa tai vaikeasti saavutettavissa paikoissa.

Luotettavat, nopean tiedonsiirron viestintäjärjestelmät puolestaan näyttelevät keskeistä roolia yhteyden ylläpitämisessä Maan ja muiden planeettojen siirtokuntien välillä, samalla kun lääketieteen kehitys on tarpeen ihmishengen suojelemiseksi. Geeniteknologia ja biologiset vastatoimet kosmisen säteilyn uhkia vastaan varmistavat edelleen ihmisten terveyden Maata ulkopuolella.

Vaikka tällä hetkellä kaikki on vielä unelmaa, useat yritykset kehittävät teknologioita, jotka ovat välttämättömiä ihmiskunnan moniplaneettalaiseksi lajiksi tulemiseksi.

SpaceX on ehdottomasti suuri nimi tällä alalla sen uudelleenkäytettävien rakettien ansiosta. Yritys aikoo myös käyttää Starship‑avaruusalustaan mahdollistamaan ihmisen kolonisoimisen Marsilla keskittyen samalla globaaliin satelliittipohjaiseen viestintään Starlinkin kautta.

Miljardööri Jeff Bezos on myös astunut mukaan Blue Originin kanssa. Uudelleenkäytettävän New Glenn -rakettinsa ja Blue Moon -kuulennuslaitteensa avulla yritys pyrkii mahdollistamaan ihmisen kolonisoimisen. Northrop Grumman (NOC ) on toinen toimija, joka osallistuu NASA:n Artemis‑ohjelmaan, ja sen Cygnus‑avaruusalus tarjoaa rahtitukipalveluja Kansainväliselle avaruusasemalle (ISS).

Lockheed Martin

Tämä globaali ilmailu- ja puolustusteollisuuden yritys tekee tiivistä yhteistyötä NASA:n kanssa Orion‑avaruusaluksen parissa, joka on suunniteltu syvän avaruuden tutkimukseen. Yrityksellä on myös visio interplanetaarisesta matkasta punaiselle planeetalle, nimeltään “Mars Base Camp”, kiertoradalta, joka tarjoaisi tukea tuleville miehitetylle tehtäville.

Osakkeiden nykyinen kauppahinta on $605.11, noussut 33.51 % vuoden alusta, ja Lockheed Martinin markkina-arvo on noussut $144,23 miljardiin. Yrityksellä on EPS (TTM) 27.58, P/E (TTM) 21/94 ja osinkotuotto 2.18 %.

Q2‑vuodelle 2024 yritys raportoi nettomyynnin $18,1 miljardia ja nettotuloksen $1,6 miljardia, eli $6,85 per osake. Käyttökatekasvu oli $1,9 miljardia, ja vapaa kassavirta neljänneksen lopussa oli $1,5 miljardia. Yritys ilmoitti myös lähes $160 miljardia takaisinkäynnin, kun se jatkaa puolustusteknologiaratkaisujen kasvavaa kysyntää.

“PAC‑3:n kriittisestä roolista ilmatorjunnassa Aegis Combat -järjestelmään, jossa on tekoälylisäys, sekä F‑35:n kehittyneisiin sensor- ja datanhallintakykyihin, yrityksemme on tehnyt merkittäviä panostuksia liittoutuneiden ja kumppanien puolustukseen.”

– Lockheed Martinin toimitusjohtaja Jim Taiclet

Yhteenveto

Kuten näimme, Hera edustaa suurta ja kriittistä edistysaskelta planeettapuolustuksessa. Tarjoamalla arvokasta tietoa asteroidin poikkeamistekniikasta, tämä tehtävä ei ainoastaan tarkenna “kinettisen iskun” menetelmää asteroidin poikkeamiseen, vaan myös edistää laajempaa avaruustutkimusta. Hera:lla on myös potentiaalia raivata tietä, jotta voimme tulla moniplaneettalaiseksi lajiksi ja suojella elämää Maassa ja sen ulkopuolella.

Klikkaa tästä saadaksesi listan kymmenestä parhaasta ilmailu- ja puolustusteknologiayrityksestä.