Minisatelliitti näyttää senkin, mitä paljaalla silmällä ei näe

Maapalloa voi havainnoida kameroilla, jotka näyttävät, miltä asiat näyttävät. Tutkilla näkee asioiden muodot. Hyperspektrikuvauksella taas näkee, mistä asiat on tehty.

Jälkimmäinen on suomalaisen startup-yhtiö Kuva Spacen työnsarkaa. Elokuussa avaruuteen lähti yhtiön ensimmäinen kaupallinen hyperspektrimikrosatelliitti Hyperfield-1.

Taivaalla kulkee myös toinen Kuva Spacen rakentama satellliitti, W-cube, jolla testataan 6G-radioverkkoa.

Kuva Space rakensi aluksi satelliitteja Euroopan avaruusjärjestö ESA:lle. Oma suunta löytyi hyperspektrikameroista, joista Kuva Space on kehittänyt Teknologian tutkimuskeskus VTT:n kanssa.

Kuva Spacen ensimmäisessä satelliitissa, Reaktor Hello Worldissä, oli jo tästä kamerateknologiasta ensimmäinen infrapunaan menevä versio, jolla pystyttiin todentamaan teknologian soveltuvuus avaruusoloissa. Kyseessä oli myös maailman pienin infrapunaan menevä hyperspektrikamera avaruudessa.

Tämä on Hyperfield-1-satelliitin ensimmäinen kuva, joka otettiin alle 10 päivää laukaisun jälkeen. Kuva: Kuva Space Oy

Superkamerat näyttävät senkin, mitä paljaalla silmällä ei näe. Hyperspektrikamera kuvaa kohdetta useilla valon eri aallonpituuksilla, näkyvistä aallonpituuksista infrapunaan asti. Spektri paljastaa kohteen kemiallisen koostumuksen.

Hyperfield-1-satelliitin hyperspektrikamerat pystyvät kuvaamaan ja yrityksen tekoälymallit kykenevät analysoimaan lähes mitä tahansa materiaalia.

Kuva Space on ainoa eurooppalainen hyperspektrialan yhtiö. Mittauslaatu on toimitusjohtaja Jarkko Antilan mukaan kaikki kaikessa.

”Jos sama kohta mitataan uudestaan, olisi syytä tulla sama tulos. Se ei ole ollenkaan itsestäänselvää tällä hetkellä. Monet kilpailijat ovat siinä hankaluuksissa. Uskomme, että me olemme se, joka sen pystyy vihdoin ratkaisemaan.”

Kuva Space kehittää ja testaa satelliittinsa ja mittausinstrumenttinsa laboratoriossa. Avaruuteen menevät lentomallit kootaan puhdastiloissa. Pääinsinööri Janne Kuhno testaa radiosignaalia näytöllä. Kuva: Jarno Mela

Startup-yrityksellä on nyt 33 työntekijää, toimitilat Espoossa ja tytäryhtiö Yhdysvalloissa. Liikevaihto oli viime vuonna 1,2 miljoonaa euroa ja tänä vuonna sen odotetaan Antilan mukaan kasvavan 3 miljoonaan. Liiketulos on pakkasen puolella.

Viime vuonna Kuva Space valittiin toimittamaan EU:n Copernicus-ohjelmalle datapalveluita viiden vuoden ajan.

Copernicuksen tärkeimmät työkalut ovat isot Sentinel-satelliitit, joiden kuvamateriaalia käytetään esimerkiksi EU:n maataloustukien valvontaan.

Sentinel-satelliiteilla voi seurata esimerkiksi biomassan kehitystä. Lajin tunnistukseen ne eivät Antilan mukaan taivu. Hyperspektrikuvaus sen sijaan erottaa vehnän, rukiin ja ohran toisistaan.

Satoennusteen voi saada jo muutama viikko kasvin kylvämisen jälkeen.

Pääinsinööri Janne Kuhno on yksi Kuva Spacen perustajista. Antenni seuraa automaattisesti ylimeneviä satelliitteja Espoon Otaniemessä. Kuva: Jarno Mela

Hyperfield-1:n sisarversio lähtee taivaalle ensi vuoden alussa. Muutamalla satelliitilla saa tehtyä satoennusteita ja lajin tunnistusta sekä esimerkiksi levien tunnistamista ja seurantaa.

Kun satelliitteja saa enemmän ilmaan, niillä voidaan valvoa isoja alueita tiheämmin ja tehokkaasti.

Ensimmäiset seuraavan sukupolven satelliitit lähtevät taivaalle suunnitelmien mukaan alkuvuonna 2026. Sinä vuonna satelliitteja olisi tarkoitus olla yli kymmenen, joten maapallon päivittäinen havainnointi on mahdollista. Vuonna 2030 satelliitteja olisi jo sata. Silloin metsistä ja pelloilta saisi reaaliaikaista dataa.

Yleensä satelliittikuvia otetaan tai käydään tutkimaan, kun asiakas tietää, että jollain alueella olisi jotain tutkimisen arvoista.

”Me haluamme antaa varhaisen varoituksen signaaleja”, kertoo Antila.

Hyperspektrikameran avulla voi antaa ennakkovaroituksen esimerkiksi kaarnakuoriaistuhoista tai liikehdinnästä valtion rajalla.

Lähiavaruuden radoilla on tuhansia satelliitteja. Kun satelliitti on ollut avaruudessa viisi vuotta, se alkaa menettää lentokorkeutta ja palaa ilmakehään. Kaapissa on Kuva Spacen rakentamien satelliittien näköismalleja. Kaksi on parhaillaan taivaalla, kaksi satelliittia on jo tullut alas.  Kuva: Jarno Mela

Satelliiteilla voi valvoa isoja alueita. Esimerkiksi Suomen metsien kartoitus ei ole Antilan mukaan satelliitilla kovin iso projekti.

Yksittäisiä puita laskeville laserkeilausmittauksille satelliitti ei pärjää tarkkuudessa. Toisaalta sadalla satelliitilla tiedot voi päivittää vaikka joka päivä. Ennakointi ja reagointi muutokseen voi tapahtua melkein reaaliajassa.

Hyperspektrikuvaus kertoo myös aikaisemmin kuin kamera tai ihmissilmä, onko kasvitauti iskemässä kasvustoon. Se näkyy kasvien biokemikaalireaktioista, esimerkiksi lehtien kuivumisesta.

”Tutkimusten mukaan esimerkiksi kasvitaudit näkyvät infrapunan puolella monia päiviä aikaisemmin kuin ne näkyvät lehtivihreässä”, kertoo Antila.

Tulevaisuudessa isot maatilat voisivat Antilan mukaan kytkeä maatalouskoneensa suoraan järjestelmään, jossa satelliiteista kerätty data kertoisi niille, mikä kohta pellosta kaipaisi lisälannoitusta tai -kastelua. Ne myös kertoisivat, mistä satoa kannattaisi korjata ja milloin.

Hyperspektrikuvauksella ja aikasarjoilla voidaan nähdä, onko peltoja käännetty tai jossain välissä kasvatettu nurmea.

Hyperspektrikuvauksella voisi luoda työkaluja metsien hiilensidonnan verifiointiin.

Hiilen sidonta pellolta tai metsästä on vaikea suoramittaus. Sen sijaan satelliitilla voidaan kuvata viljelymenetelmiä, jotka on määritelty hiiltä sitoviksi. ”Pystymme varmistamaan, että näin on tehty.”

Tekoäly muuttaa datan informaatioksi: esimerkiksi päivittyväksi satoennusteeksi.

”Laukaisupalveluita olisi hyvä tulla lisää. Länsimaiset yhtiöt ovat riippuvaisia SpaceX:n toiminnasta. 95 prosenttia satelliiteista lähtee heidän kantoraketeillaan”, kertoo Kuva Spacen toimitusjohtaja Jarkko Antila. Hän esittelee mekaanista näköismallia Hyperfield-1-satelliitista Espoon Otaniemessä. Kuva: Jarno Mela

Kuva Space varustaa mikrosatelliittinsa erikoiskameroilla, jotka ottavat hyperspektrikuvia. Kuva: Jarno Mela

Kuva Spacen asiakkaita voivat olla esimerkiksi isot vakuutusyhtiöt, valtiolliset toimijat ja isot maatalousalan yritykset.

Satovakuutuksia tarjoavat yritykset saavat satelliiteista tietoa vakuutusten hinnoittelunsa pohjaksi – ja tuhojen arviointiin.

”Jos hurrikaani tuhoaa isoja alueita ja sinne lähetetään sata henkilöä kuukaudeksi tekemään raportteja, kestää vuoden ennen kuin viimeiset viljelijät saavat vakuutuskorvauksia.”

Luotettava satelliitti saisi Antilan mukaan tehtyä kartoitukset seuraavana päivänä ja maksut eteenpäin nopeasti.

”Tuhatkertaiset säästöt alueen tuhojen arvioinnissa voisivat laskea satovakuutusten hintoja esimerkiksi Afrikan ja Kaakkois-Aasian maissa, joissa ihmisillä on harvoin niihin varaa.”

Hyperfield-1-mikrosatelliitin päällä on aurinkopaneelit, joista tulee virta muun muassa kameraan, lentotietokoneeseen ja radioon. Se kiertää maata kiertoradalla reilun 500 kilometrin korkeudella. Kuva: Kuva Space Oy

Kuva Space keskittyy aluksi isojen maatalousmaiden toimijoihin esimerkiksi Pohjois- ja Etelä-Amerikassa.

Myös puolustusteollisuutta kiinnostaa Kuva Spacen teknologia.

”Näemme erilaisia materiaaleja ja voimme havainnoida vaikka pimeitä aluksia merellä tai naamioituja asioita. Todella hyvän satelliitin kuvassa ei näkyisi mitään muuta kuin vihreää. Me pystymme näkemään, onko vihreä naamioverkkoa vai puuta vai ruohoa.”

Antila muistuttaa, että Suomi on tähän asti ollut riippuvainen siitä, mitä tiedustelutietoa muut maat meille sattuvat antamaan.

Nyt pääkaupunkiseudulle on rakentumassa satelliittialan keskittymä. Espoossa toimivat Kuva Space sekä tutkasatelliitteja valmistava Iceye. Lisäksi suomalainen Reorbit-yhtiö tekee viestintäsatelliittia ja rakentaa satelliittitehdasta Helsinkiin.

Hyperfield-1 lähetti ensimmäiset kuvansa taivaalta elokuun lopulla. Kuukauden tai parin päästä sen järjestelmien kalibrointi on valmis. Sen jälkeen taivaalta alkaa pukata tietoa.