Avaruussää voi häiritä lentoliikennettä

Helsinkiin perustettu avaruussääkeskus palvelee maailmanlaajuista lentoliikennettä kertomalla, mitä yläilmakehässä tapahtuu. Joskus avaruusmyrskyjen vaikutukset ulottuvat myös maan pinnalle.

Helsingin Kumpulassa, Ilmatieteen laitoksen yhteydessä, on toiminut marraskuusta 2019 lähtien kansainvälisen siviili-ilmailujärjestö ICAO:n auditoima PECASUS-avaruussääkeskus.

PECASUS-konsortion koordinaattori Ari-Matti Harri kertoo, että keskus tarkkailee ja ennustaa avaruussäätä ja tiedottaa mahdollisista ongelmista lentoliikenteelle. Tällöin lennot voidaan reitittää uudelleen, turvallisempien alueiden kautta.

– Avaruussään häiriöt voivat haitata lentokoneiden HF-radioviestintää, mitä edelleen käytetään lennettäessä napojen ja valtamerten yli. Häiriöt saattavat tuottaa ongelmia myös navigaatiosignaaleille, jotka voivat kadota tai antaa vääriä lukemia.

Keskuksessa seurataan myös, esiintyykö lentokorkeuksissa tavallista korkeampia säteilytasoja. Lievät säteilytason nousut ovat mahdollisia etenkin napa-alueilla.

– Jos ICAOn kynnysarvot lähiavaruuden ja yläilmakehän häiriöissä ylittyvät, niin lähetämme lentoliikenteen toimijoille tiedotteen ICAO:n tietoverkkoon. Jokaisen lentokoneen kapteeni päättää sitten itsenäisesti, haluaako hän tehdä uuden reitityksen.

Käytännössä lentokoneiden uudelleenreititykset vaikuttavat myös siihen, minkä verran koneeseen tankataan polttoainetta.

Päivystysvuorot jaetaan

Ilmatieteen laitos johtaa PECASUS-keskuksen operatiivista ja tieteellistä toimintaa.

PECASUS-konsortioon kuuluvat Suomen lisäksi Belgia, Iso-Britannia, Alankomaat, Saksa, Puola, Itävalta, Italia, Kypros ja Etelä-Afrikka.

– Keskuksen ytimessä on globaali avaruussään havaintoverkosto. Voimme mallintaa avaruussäätä tuhansien eri mittalaitteiden tarjoaman datan avulla. Mittalaitteita on sekä ympäri maapalloa että satelliiteissa lähiavaruudessa.

Yksi käytettävä mittalaite on maan päällä toimiva ionosondi. Tämä lähettää lähiavaruuteen sähkömagneettisia pulsseja, jotka kattavat taajuusalueen yhdestä noin kolmeenkymmeneen megahertsiin. Takaisin heijastuvista pulsseista analysoidaan ylemmän ilmakehän elektronitiheyttä ja sen aika- ja paikkariippuvuutta.

PECASUS päivystää vuorotellen kahden muun globaalin avaruussääkeskuksen kanssa.

Harri kertoo, että kansainvälinen avaruussääkeskus saatiin Suomeen kovan kilpailun jälkeen.

– Ilmatieteen laitos tekee huippuluokan avaruussäätutkimusta ja olemme tuottaneet lentoliikenteelle sääpalvelua jo lähes sadan vuoden ajan.

– Tärkeää oli myös se, että pystyimme tarjoamaan samassa paketissa sekä avaruussäätutkimuksen että ISO 9000 -laatuisen operatiivisen palvelun.

Auringon aktiivisuus on kasvussa

Avaruussään häiriöitä aiheuttavat Auringon energia- ja hiukkaspurkaukset. Kun aurinkotuuli kuljettaa varautuneet hiukkaset maan magneettikenttään, ne voivat aiheuttaa magneettisen myrskyn.

Maan magneettikentän ansiosta elektronihiukkaset ohjautuvat usein napa-alueille. Täällä niiden saapuminen ionosfääriin eli ilmakehän ylimpään osaan voi näkyä revontulina. Kun elektronihiukkaset törmäävät happi- ja typpiatomeihin, ne virittävät nämä hetkeksi korkeampaan energiatilaan. Kun lataus purkautuu, syntyy valoenergiaa. (Myös loisteputket toimivat samalla periaatteella.)

Auringon aktiivisuus on huipussaan yhdentoista vuoden välein.

– Nyt aktiivisuus on taas lisääntymässä. Tiedotteita raja-arvojen ylittymisestä tullaan antamaan entistä enemmän.

Ongelmia voi aiheutua myös maan päällä

PECASUS palvelee ennen kaikkea lentoliikennettä. Suuret hiukkasvirrat voivat aiheuttaa kuitenkin ongelmia myös maan päällä.

– Auringon purkaukset aiheuttavat yläilmakehässä hiukkasvirtoja, jotka voivat synnyttää indusoituneita virtoja maanpäällisissä suurissa johdinrakenteissa kuten sähköverkoissa, maakaasuputkissa tai rautateissä.

1980-luvulla ilmiö hajotti Pohjois-Amerikassa muuntajia ja katkaisi sähkön jakeluverkon.

– Suomessa ja muissa Pohjoismaissa vastaava riski on pieni. Täällä sähköverkot ja muuntajat ovat sen verran hyvässä kunnossa, että ne kestävät suuriakin indusoituneita virtoja. Se, että avaruussää aiheuttaisi ongelmia maan päällä, on harvinaista, mutta siihen pitää varautua.

Koronapurkauksia ja roihuja

Auringossa tapahtuu koko ajan erilaisia purkauksia. Koronapurkausten lisäksi näitä ovat esimerkiksi voimakkaat roihupurkaukset. Mikäli tällainen roihupurkaus suuntautuisi suoraan kohti maapalloa, se toisi mukanaan vahvaa röntgen- ja UV-säteilyä.

– Tällöin menetettäisiin ainakin suuri määrä satelliitteja. Kovin paljon ei olisi tehtävissä, sillä roihupurkaus iskisi maahan noin kahdeksassa minuutissa.

Ari-Matti Harrin mukaan auringon purkauksia ei pystytä vielä juurikaan ennustamaan.

– Kun auringon sivulle saadaan tulevaisuudessa satelliitteja, niin tämäkin tilanne saattaa muuttua. Silloin pystytään auringon pintaa ja sen muutoksia tarkastelemalla arvioimaan paremmin, minkä tyyppisiä purkauksia milloinkin on syntymässä siinä kohdassa auringon pintaa, joka on muutamaa päivää myöhemmin kääntymässä kohti maata.

Teksti: Matti Välimäki