Avaruusraketit ovat yhä iPhonea tyhmempiä, eikä tilanne ole muuttumassa. ESA:n raketti-insinööri Kate Underhillin mukaan avaruusalusten tietokoneet eivät koskaan saa kulutuselektroniikkaa kiinni suorituskyvyssä. Silti tulevaisuuden raketeilta vaaditaan yhä enemmän tekoälyä ja autonomiaa.
Euroopan avaruusjärjestö ESA:n Kate Underhill kuvasi Pretzl Connect 2026 -tapahtumassa avaruuselektroniikan kehitystä vertailulla, joka näyttää ensi silmäyksellä oudolta. Modernissa älypuhelimessa on selvästi enemmän laskentatehoa kuin avaruuteen lähetettävän kantoraketin tietokoneessa.
ESA:n esimerkissä moderni älypuhelin painaa noin 200 grammaa, toimii 3 gigahertsin kellotaajuudella ja tarjoaa tekoälylaskentaan noin 10 TOPSin suorituskyvyn sekä 12 gigatavua muistia. Tämän vuosikymmenen avaruuskelpoisten LEON-prosessorien kellotaajuudet liikkuvat noin 150 megahertsin ja 1,5 gigahertsin välillä.
Ero ei johdu siitä, etteikö raketteihin haluttaisi tehokkaampia prosessoreita. Avaruuselektroniikan on toimittava ympäristössä, johon tavallisia kuluttajapiirejä ei ole suunniteltu. Elektroniikka joutuu kestämään muun muassa säteilyä, voimakasta tärinää, EMI-häiriöitä ja valtavia lämpötilaeroja.
Underhillin mukaan juuri tästä syystä avaruusalusten laskenta ei käytännössä koskaan saa saman ajan kulutuselektroniikkaa kiinni.
Samalla laskentatehon tarve kasvaa nopeasti. ESA:n kalvolla 2030-luvun tulevan kantoraketin prosessorille hahmotellaan jo 100 TOPSin suorituskykyä ja 64 gigatavua muistia vain noin 100 gramman massalla. Sen tehtäväksi ESA nimeää autonomisen tehtävänhallinnan.
Nykyisissä kantoraketeissa onboard-tietokone huolehtii jo suuresta määrästä kriittisiä toimintoja. Sen vastuulla ovat esimerkiksi navigointi ja ohjaus, lentoradan toteuttaminen, moottorien sytytysten ja raketin vaiheiden irrotusten ajoitus, telemetria sekä vikojen tunnistaminen ja niistä palautuminen.
– Tämä kaikki on perustason ohjausta. Siinä ei vielä ole mitään tekoälyä, Underhill muistutti.
Oikeastaan kaikki taivaalla lentävä liikuu korkeudesta riippuen jopa 8–10 kilometrin sekuntinopeudella. Suljetun säätösilmukan on siksi oltava itse aluksessa.Kun avaruusalukset lähestyvät toisiaan, telakoituvat, huoltavat tai mahdollisesti tankkaavat satelliitteja, niiden täytyy kyetä tekemään yhä enemmän päätöksiä itsenäisesti.
Autonomian merkitys kasvaa myös satelliittien määrän mukana. ESA seuraa jo kymmeniätuhansia vähintään noin viiden senttimetrin kokoisia kohteita avaruudessa. Underhillin mukaan tulevaisuudessa tarvitaan väistämättä avaruusliikenteen hallintaa, mikä puolestaan edellyttää lisää autonomiaa ja älyä aluksiin.
Tekoäly muuttaa samalla itse rakettien suunnittelua. Perinteinen prosessi on edennyt vaatimuksista suunnitteluun, analyysiin, prototyyppiin ja testaukseen, minkä jälkeen tarvittavat muutokset ovat käynnistäneet kierroksen uudelleen. Underhillin mukaan tekoäly tekee tästä prosessista jatkuvamman, ja sitä voidaan käyttää useissa suunnitteluvaiheissa esimerkiksi uusien materiaalien löytämiseen.
Myös valmistus muuttuu. 3D-tulostuksella voidaan valmistaa rakettimoottoreihin geometrioita, joiden tekeminen perinteisillä menetelmillä olisi erittäin vaikeaa. Digitaalisella kaksosella taas voidaan seurata moottorin todellista kuormitusta ja arvioida esimerkiksi, mitä komponentteja on tarkastettava viiden lennon jälkeen.
Taustalla on suuri taloudellinen muutos. Vielä muutama vuosi sitten kilogramman lähettäminen avaruuteen maksoi Underhillin mukaan noin 10 000 dollaria. Tavoitteena on painaa kustannus lopulta vain kymmeniin dollareihin kilolta. Uudelleenkäytettävät kantoraketit ovat tässä keskeisessä asemassa.
SpaceX on jo osoittanut Falcon 9:llä, kuinka uudelleenkäytettävyys voi muuttaa laukaisutoimintaa. Euroopassa pyritään samaan aikaan siirtymään malliin, jossa yksityisillä avaruusyhtiöillä on huomattavasti nykyistä suurempi rooli.
Underhill muistutti samalla, miksi avaruusalalla suhtaudutaan uuteen elektroniikkaan ja ohjelmistoihin poikkeuksellisen varovaisesti. Ariane 5:n ensimmäinen lento vuonna 1996 päättyi raketin tuhoutumiseen ohjelmistovirheen vuoksi. Järjestelmässä oli käytetty Ariane 4:ää varten kehitettyä ohjelmistoa ympäristössä, jossa raketin lentodynamiikka oli erilainen.
Avaruudessa laskentateho ei siis yksin ratkaise mitään. Luotettavuus tulee ensin. Tulevaisuuden kantoraketti joutuu kuitenkin tekemään itse yhä enemmän päätöksiä, vaikka sen sisällä oleva tietokone ei koskaan olisikaan yhtä tehokas kuin saman aikakauden parhaat kuluttajalaitteet.
Satelliittipaikannuksen häirintä voi katkaista paljon muutakin kuin paikkatiedon. VIAVIn uusi µPNT GDO-1000 pitää kriittisten järjestelmien kellot synkronissa jopa 24 tuntia GNSS-signaalin katoamisen jälkeen. Postimerkin kokoisen moduulin ytimessä on SiTimen MEMS-oskillaattori.
