Väitös: Avaruusluotaimen kamera paljastaa asteroidien koostumuksen – apua kaivosteollisuuteen tai Maata uhkaavien asteroidien torjuntaan
Leevi Lind tarkasteli Jyväskylän yliopiston informaatioteknologian tiedekuntaan tekemässään väitöstutkimuksessa, miten Euroopan avaruusjärjestö ESA:n avaruusluotaimen mukana olevan spektrikameran kuvista voidaan analysoida asteroidien eli pikkuplaneettojen pinnan koostumusta.
Avaruudessa matkaava Hera-niminen luotain on varustettu kahdella spektrikameralla, joista toinen on suomalaisvalmisteinen ASPECT. Sen on suunnitellut ja rakentanut VTT. Lindin väitöskirja keskittyi tämän kameran tuottaman datan käsittelyyn.
”Tieteellisen tiedon tuottamisen lisäksi asteroidien tutkiminen voi hyödyttää ihmiskuntaa myös muilla tavoin. Jotkin asteroidit voivat olla lupaavia kohteita tulevaisuuden kaivostoimintaa ajatellen. Toisaalta asteroidien koostumuksen selvittäminen on tärkeää myös siksi, että se helpottaa maata uhkaavien asteroidien torjumisessa,” Lind kertoo.
Asteroidien törmääminen Maahan on ainoa ihmisvoimin estettävissä oleva luonnonkatastrofi. Tieto asteroidien koostumuksesta voi tulevaisuudessa auttaa sopivan torjuntamenetelmän valitsemisessa.
Hera saapuu kohdeasteroidilleen vuoden 2026 lopussa ja alkaa lähettää dataa takaisin Maahan vuoden 2027 puolella.
”Tähän mennessä olen kehittänyt laskentamenetelmiä lähinnä simuloidulla datalla. Tulee olemaan jännittävää nähdä, kuinka menetelmät suoriutuvat oikean datan kanssa,” Lind sanoo.
Spektrikamera lukee kappaleen pinnan heijastuksia – tekoälyä käytetään analyysin tukena
Asteroidien koostumuksen selvittämiseen käytetään tutkimuksessa heijastusspektroskopiaa, joka perustuu kappaleen pinnasta heijastuneen auringonvalon tarkasteluun. Heijastuneen valon spektrin piirteet kertovat heijastavan materiaalin ominaisuuksista.
Maasta käsin mitattuna asteroidit näyttäytyvät pienen kokonsa takia vain valopisteinä, joissa eri alueista heijastunut valo on sekoittunut. Siksi materiaalien jakautumista pinnan yli voidaan selvittää vain lähettämällä luotaimia tutkimaan asteroideja lähemmin.
”Tutkimuksessa käytetty ASPECT on toimintaperiaatteeltaan erilainen kamera kuin aiemmat asteroidien kuvantamiseen käytetyt laitteet. Siksi sen tuottaman data käsittely vaatii uusien menetelmien kehittämistä ja vanhojen soveltamista,” Lind kertoo.
Kameradatan jalostaminen tiedoksi vaatii monenlaista laskentaa. Väitöskirjassa Lind pureutui datankäsittelyn ketjussa kaikkiaan neljään eri vaiheeseen: Kameran kalibraatioon, mittadatan muuntamiseen heijastuskartoiksi, asteroidin pintalämpötilan ennustamiseen ja mineraalien määrän arvioimiseen.
Kahdessa viimeisessä aiheessa menetelmäksi valikoitui tekoäly.
”Tekoälyn hyödyntäminen mahdollistaa datan nopeamman käsittelyn ja tekoälypohjaiset menetelmät voivat tarjota tulevaisuudessa tehokasta laskentaa myös avaruusluotainten kyydissä olevien tietokoneiden suoritettavaksi. Tämä taas voisi pienentää Maahan lähetettävän datan kokoa ja auttaa luotaimia toimimaan autonomisesti”, Lind summaa.
FM Leevi Lindin väitöskirjan “Calibration, correction, and unmixing for wavelength-scanning spectral imaging of asteroids” tarkastustilaisuus järjestetään perjantaina 13.6. Jyväskylän yliopistossa.
Vastaväittäjänä toimii Dosentti Jouni Peltoniemi (Geodesian ja geodynamiikan osasto, Paikkatietokeskus, Maanmittauslaitos) ja kustoksena apulaisprofessori Ilkka Pölönen (Jyväskylän yliopisto). Väitöstilaisuutta voi seurata Jyväskylän yliopiston Ambiotica-rakennuksessa salissa Auditorio YAA303 tai verkkovälitteisesti.
