Selvitys ja tutkimustoiminta Utrednings- och forskningsverksamhet Avaruus arjessamme Avaruustoiminnan yhteiskunnallinen vaikuttavuus (AVARTAVA) loppuraportti Kalle A. Piirainen, Katri Haila, Vesa Salminen, Kimmo Halme, Helka Lamminkoski, Tuomas Häme, Marko Höyhtyä, Eelis Halme VA LT I O N E U V O S T O N S E LV I T Y S - J A T U T K I M U S T O I M I N N A N J U L K A I S U S A R J A 2 0 2 2 : 2 8 tietokayttoon.fi Valtioneuvoston kanslia Helsinki 2022 Valtioneuvoston selvitys- ja tutkimustoiminnan julkaisusarja 2022:28 Avaruus arjessamme Avaruustoiminnan yhteiskunnallinen vaikuttavuus (AVARTAVA) loppuraportti Kalle A. Piirainen, Katri Haila, Vesa Salminen, Kimmo Halme, Helka Lamminkoski (4FRONT), Tuomas Häme, Marko Höyhtyä, Eelis Halme (VTT) Valtioneuvoston kanslia © This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited. ISBN pdf 978-952-383-080-6 ISSN pdf 2342-6799 Taitto Valtioneuvoston hallintoyksikkö, Julkaisutuotanto Helsinki 2022 https://julkaisut.valtioneuvosto.fi/ https://vnjulkaisumyynti.fi/ Kuvailulehti 25.3.2022 Avaruus arjessamme Avaruustoiminnan yhteiskunnallinen vaikuttavuus (AVARTAVA) loppuraportti Valtioneuvoston selvitys- ja tutkimustoiminnan julkaisusarja 2022:28 Kustantaja Valtioneuvoston kanslia Tekijä/t Kalle A. Piirainen, Katri Haila, Vesa Salminen, Kimmo Halme, Helka Lamminkoski, Tuomas Häme, Marko Höyhtyä, Eelis Halme Toimittaja/t Kalle A. Piirainen Yhteisötekijä/t 4Front Oy ja VTT Oy Kieli Suomi Sivumäärä 135 Tiivistelmä Selvityksen tavoitteena oli muodostaa ajankohtainen kuva siitä, miten avaruustoiminnan mahdollisuuksia hyödynnetään hallitusohjelman tavoitteiden ja muiden yhteiskunnallisten tavoitteiden toteuttamisessa sekä eri hallinnonalojen päätöksenteossa. Päähavainto on, että avaruustoimintaa hyödynnetään laajasti eri hallinnonalojen päätöksenteossa sekä hallitusohjelman ja muiden yhteiskunnallisten tavoitteiden toteuttamisessa, vaikka avaruustoiminnan roolia aina ei välttämättä tiedosteta. Avaruustoiminnan palveluilla, kuten paikkatiedolla ja aikasignaalilla, kaukokartoituksella ja satelliittitietoliikenteellä on merkittäviä sovelluksia viranomaistoiminnassa, esim. pelastuksessa, ympäristövalvonnassa ja turvallisuusviranomaisten toiminnassa, sekä liike-elämässä, erilaisten tietoliikenne- ja energiaverkkojen, kaupankäynnin, kuljetusten ja palveluiden mahdollistajana. Kaiken kaikkiaan avaruustoiminta on kriittistä yhteiskunnan normaalille toiminnalle. Selvitysryhmä suosittaakin tiedostamaan avaruustoiminnan roolin kriittisyyden. Selvityksessä esitetään toimenpiteitä tarvittavan osaamisen ja resurssien varmistamiseksi, jotta avaruustoiminnan palveluita voidaan hyödyntää jatkossa entistä laajemmin. Klausuuli Tämä julkaisu on toteutettu osana valtioneuvoston selvitys- ja tutkimussuunnitelman toi- meenpanoa. (tietokayttoon.fi) Julkaisun sisällöstä vastaavat tiedon tuottajat, eikä tekstisi- sältö välttämättä edusta valtioneuvoston näkemystä. Asiasanat avaruustoiminta, satelliittinavigointi, paikkatieto, satelliittitietoliikenne, kaukokartoitus, hallitusohjelma, tutkimus, tutkimustoiminta ISBN PDF 978-952-383-080-6 ISSN PDF 2342-6799 Julkaisun osoite https://urn.fi/URN:ISBN:978-952-383-080-6 https://urn.fi/URN:ISBN:978-952-383-080-6 Presentationsblad 25.3.2022 Den sociala påverkan av rymdaktiviteter i Finland Publikationsserie för statsrådets utrednings- och forskningsverksamhet 2022:28 Förläggare Statsrådets kansli Författare Kalle A. Piirainen, Katri Haila, Vesa Salminen, Kimmo Halme, Helka Lamminkoski, Tuomas Häme, Marko Höyhtyä, Eelis Halme Förläggare Kalle A. Piirainen Gemenskaps- faktorer 4Front Ab og VTT Ab Språk Finsk Sidantal 135 Referat Syftet med utredningen var att skapa en aktuell bild av rymdverksamheten och granska hur rymdverksamhetens möjligheter utnyttjas för att uppfylla regeringsprogrammets mål samt andra samhälleliga mål i olika förvaltningsområdens beslutsfattande. Den främsta observationen är att rymdverksamheten utnyttjas brett utan att nödvändigt vara medvetna om rymdverksamheten i olika förvaltningsområdens beslutsfattande samt under implementeringen av regeringsprogrammet och andra samhälleliga mål. Applikationer av rymdtjänster liksom geodata, tidssignal och satelliter används av myndigheter t.ex. inom räddningsväsendet, miljöövervakningen, säkerhetstjänsterna och av affärslivet som möjliggörare av t. ex. IT - och energinätverk, handel, logistik och service. Sammanlagt är rymdverksamheten kritiskt för samhällets normala verksamhet. Utredningen rekommenderar att notera den kritiska rollen som rymdverksamheten har. Flera åtgärder behövs inom kunnandet och resurserna för att kunna utnyttja rymdtjänster även bättre i framtiden. Klausul Den här publikation är en del i genomförandet av statsrådets utrednings- och forsknings- plan. (tietokayttoon.fi) De som producerar informationen ansvarar för innehållet i publikat- ionen. Textinnehållet återspeglar inte nödvändigtvis statsrådets ståndpunkt. Nyckelord rymdverksamhet, rymd, rymdtjänster, innovation, business, fjärranalys, forskning, forskningsverksamhet ISBN PDF 978-952-383-080-6 ISSN PDF 2342-6799 URN-adress https://urn.fi/URN:ISBN:978-952-383-080-6 https://urn.fi/URN:ISBN:978-952-383-080-6 Description sheet 25 March 2022 From space to everyday Final report of Societal impact of space activities in Finland (AVARTAVA) Publications of the Government’s analysis, assessment and research activities 2022:28 Published by Prime Minister’s Office Author(s) Kalle A. Piirainen, Katri Haila, Vesa Salminen, Kimmo Halme, Helka Lamminkoski, Tuomas Häme, Marko Höyhtyä, Eelis Halme Publisher(s) Kalle A. Piirainen Partner(s) 4FRONT Ltd. And VTT Oy Language Finnish Pages 135 Abstract The objective of this study was to provide a picture how space-based services are used in the Finnish Government in fulfilling the goals set in the Government programme, in government activities, and advancing other societal goals. The main findings of the study are that downstream space activities and space-based services are well integrated and utilized in a variety of sectors in the Finnish Government and private sectors, and the applications are used to advance a variety of societal goals, although the contribution of space activities are not always well recognized by the end users and beneficiaries. Mainstream space-based services include satellite navigation and time signal, satellite-based earth observation and satellite communication, which all are utilized in multiple government sectors, including public safety, transport, environmental protection, agriculture, as well as in private sector, including telecom and energy sectors, transport, and logistics and as platforms for a variety of services. Altogether, space capabilities are critical to the normal functioning of Finnish society. The study consortium recommends a set of actions for raising public awareness of the role of space activities and securing the resources and knowledge to fully utilize and secure future functioning of space-based services and solutions. Clause This publication is part of the implementation of the Government Plan for Analysis, Assess- ment and Research. (tietokayttoon.fi) The content is the responsibility of the producers of the information and does not necessarily represent the view of the Government. Keywords space, satellite systems, new space economy, earth observation, satellite navigation, satellite communication, government programme, research, research activities ISBN PDF 978-952-383-080-6 ISSN PDF 2342-6799 URN-address https://urn.fi/URN:ISBN:978-952-383-080-6 https://urn.fi/URN:ISBN:978-952-383-080-6 Sisältö 1 Johdanto .................................................................................................... 10 1.1 Selvityksen tausta ....................................................................................................... 10 1.2 Selvityksen tavoitteet .................................................................................................. 11 1.3 Selvityksen toteutus .................................................................................................... 12 2 Tausta ja määrittelyt ................................................................................. 13 2.1 Mitä on avaruustoiminta? ............................................................................................ 14 2.1.1 Avaruustoiminnan määrittely ja rajaus ....................................................... 14 2.1.2 Keskeiset avaruustoiminnan sovellukset ................................................... 17 2.2 Kansainvälinen ja kansallinen avaruuspolitiikka .......................................................... 20 2.2.1 Kansainvälinen ja Euroopan unionin taso ................................................. 20 2.2.2 Kansallinen taso ........................................................................................ 23 2.3 Suomalainen avaruustoiminta ..................................................................................... 24 2.3.1 Keskeiset hallinnon avaruustoimijat ja niiden roolit ................................... 24 2.3.2 Yleiskuva suomalaisesta kaupallisesta avaruustoiminnasta ..................... 26 3 Avaruustoiminnan hyödyntäminen eri hallinnonaloilla ........................ 34 3.1 Yleiskuva avaruustoiminnan hyödyntämisestä hallinnossa ......................................... 34 3.2 Tapaustutkimukset hallinnonaloilla .............................................................................. 35 3.2.1 Satelliittipaikannuksen hyödyntäminen liikennesektorilla .......................... 37 3.2.2 Paikannusjärjestelmien tuottaman tarkan aikasignaalin hyödyntäminen .......................................................................................... 42 3.2.3 Kaukokartoitus maanviljelyssä .................................................................. 47 3.2.4 Avaruustoiminta pelastustoimessa ............................................................ 50 3.2.5 Ilmastonmuutoksen seuranta ja ihmisen toiminnan vaikutusten arviointi avaruustoiminnan avulla .............................................................. 56 3.2.6 Avaruustoiminta kansallisessa turvallisuudessa ........................................ 62 3.3 Yhteenveto avaruustoiminnasta hallinnossa ja sen lisäarvosta .................................. 65 4 Tulevaisuuden haasteet ja mahdollisuudet ........................................... 72 4.1 Satelliittipaikannus ...................................................................................................... 76 4.1.1 Käynnissä olevat murrokset ...................................................................... 76 4.1.2 Keskeiset tutkimusalat ............................................................................... 77 4.2 Kaukokartoitus ............................................................................................................ 81 4.2.1 Keskeiset tutkimusalat ............................................................................... 82 4.2.2 Käynnissä olevat murrokset ...................................................................... 88 4.2.3 Laskentamenetelmien kehityssuunta ........................................................ 90 4.3 Tietoliikenne ................................................................................................................ 91 4.3.1 Käynnissä olevat murrokset ...................................................................... 91 4.3.2 Keskeiset sovellus- ja tutkimusalat ............................................................ 93 4.3.3 Eurooppalainen oma satelliittitietoliikennejärjestelmä ............................. 100 4.4 Yhteenveto ja keskeiset tulevaisuuden hyödyntämismahdollisuudet ........................ 101 5 Skenaariot avaruustoiminnan häiriöiden vaikutuksista ..................... 106 6 Johtopäätökset ja suositukset .............................................................. 117 6.1 Johtopäätökset .......................................................................................................... 117 6.2 Suositukset ................................................................................................................ 121 Liitteet ................................................................................................................ 125 Lyhenteet ........................................................................................................... 130 Lähteet ............................................................................................................... 133 VALTIONEUVOSTON SELVITYS- JA TUTKIMUSTOIMINNAN JULKAISUSARJA 2022:28 8 ESIPUHE Avaruus kiehtoo ja kiinnostaa ihmisiä. Viimeisimmän tiedebarometrin mukaan 45 % suomalaista on kiinnostunut avaruustutkimuksesta ja ESA:n käynnistämä astronautti- haku sai yli 300 suomalaista ilmoittautumaan mukaan. Uutiset kiinnostavista avaruus- missioista ja avaruusteknologian kehitysaskeleista innostavat ja kannustavat nuoria kouluttautumaan tärkeille korkean teknologian aloille. Haaveillessamme matkasta kiertoradalle tai uudesta tutkimusmatkasta naapuriplanee- talle, emme aina tule ajatelleeksi, että avaruustoiminnalla on yhä suurempi merkitys yhteiskuntamme ja arkielämämme toimivuudelle. Useat toimialat hyödyntävät satelliit- tien tuottamaa ja välittämää dataa. Esimerkiksi liikenteen palvelut, uudet tietoliikenne- ratkaisut, sään ennustaminen sekä maa- ja metsätalouden palvelut perustuvat satel- liittien tarjoamiin ratkaisuihin. Avaruustoiminnalla edistetään myös YK:n kestävän ke- hityksen tavoitteita. Avaruustoiminta on myös entistä tärkeämpää kokonaisturvallisuu- delle ja huoltovarmuudelle. Suomalainen osaaminen on kehittynyt vuosikymmenten aikana kansainvälisesti kilpai- lukykyiselle tasolle. Innovatiiviset piensatelliitit, laadukkaat ohjelmistot ja kestävät inst- rumentit ovat saaneet rinnalleen laajan yritys- ja tutkijajoukon, jotka hyödyntävät ava- ruusteknologian avulla tuotettua dataa, signaaleja ja mittausaineistoja uusien sovel- lusten ja palveluiden kehittämiseen esimerkiksi ympäristön seurannan, tehokkaam- man maa- ja metsätalouden sekä logistiikka- ja lähettipalvelujen tarpeisiin. Tällä VN TEAS-hankkeella haluttiin selvittää, millainen merkitys avaruustoiminnalla hallitusohjelman tavoitteiden toteuttamiselle, hallinnonalojen päätöksenteolle ja viran- omaisten toiminnalle sekä millä aloilla avaruustoiminnasta erityisesti on hyötyä toimin- nan tehostumisen, helpottumisen tai nopeutumisen kautta. Selvityksen tapauskuvaus- ten avulla pyrittiin toisaalta konkretisoimaan näitä hyötyjä, toisaalta osoittamaan, mil- laista haittaa avaruustoiminnan häiriöt voisivat aiheuttaa. Selvityksessä tunnistettiin lisäksi Suomen vahvuuksia ja tulevaisuuden aloja, joilla avaruustoimintaa voitaisiin soveltaa entistä laajemmin. Saatua tietoa voidaan käyttää avaruusstrategian toimeen- VALTIONEUVOSTON SELVITYS- JA TUTKIMUSTOIMINNAN JULKAISUSARJA 2022:28 9 panossa, eurooppalaisen yhteistyön prioriteettien määrittelyssä ja myös valmistelta- essa uutta hallitusohjelmaa ja muiden hallinnonalojen strategioita, tiekarttoja tai toi- menpideohjelmia. Kiitän selvityksen tekijöitä 4Frontilta ja VTT:ltä sekä ohjausryhmän jäseniä aktiivisesta työstä hankkeen parissa. Lisäksi kiitos kaikille selvityksen haastatteluihin ja työpajoi- hin osallistuneille. Ohjausryhmän kokouksissa ja työpajoissa kävimme kiinnostavia keskusteluja avaruustoiminnan määritelmästä, avaruustoiminnan sovellusten ja palve- lujen käyttökohteista. Maija Lönnqvist Ohjausryhmän puheenjohtaja Työ- ja elinkeinoministeriö Maaliskuu 2022 Ohjausryhmän kokoonpano: Maija Lönnqvist (TEM, puheenjohtaja) Tuija Ypyä (TEM) Jenni Tapio (TEM) Heidi Pennanen (TEM) Tuuli Ojala (LVM) Janne Mänttäri (LVM) Mari Laakso (MMM) Pentti Olin (PLM) Minna Bloigu (SM) Petri Liljaniemi (YM) Asiantuntijoina: Tero Vihavainen (Traficom) Kimmo Kanto (Business Finland) VALTIONEUVOSTON SELVITYS- JA TUTKIMUSTOIMINNAN JULKAISUSARJA 2022:28 10 1 Johdanto 1.1 Selvityksen tausta Avaruustoiminnalla on yhä suurempi strateginen merkitys yhteiskunnan toimivuudelle, kansalliselle turvallisuudelle ja eri hallinnonalojen päätöksenteolle. Avaruustoiminta edesauttaa monilla, usein näkymättömillä, tavoilla arkisten toimintojen sujuvuutta. Yk- sittäinen rakentaja tai kiinteistönomistaja ei tule välttämättä ajatelleeksi, että nykyai- kainen maanmittaus ja kartoitus riippuu satelliittijärjestelmistä; kolmiomittausverkostoa ei ole enää ja koordinaatisto sekä kartaston ylläpitoon, maanmittaukseen, lohkomi- seen ja näin myös rakentamiseen tarvitaan satelliittiyhteys. Satelliittipaikannus on mo- nelle arkipäiväistynyt karttasovellusten osana. Merkittävä osa kansainvälisestä tietolii- kenteestä kulkee satelliittien kautta. Satelliittikuvia ja muuta satelliittien toimittamaa mittaustietoa käytetään sääennusteissa ja ilmakehän tutkimuksessa, metsien arvioin- nissa, talvimerenkulun tukena, veden laadun arvioinnissa ja lumipeitteen seurannassa sekä maanviljelyn valvonnassa. Toisin sanoen avaruustoimintaa hyödynnetään jo nyt varsin monipuolisesti yhteiskunnan eri osa-alueilla. Toki edellä mainitut asiat ovat ol- leet mahdollisia eri tavoin jo ennen avaruustoimintaa, mutta avaruustoiminnan sovel- taminen on parantanut tehokkuutta ja tarjonnut uusia mahdollisuuksia kaikissa näissä sovelluksissa. Sekä valtioiden, että yritysten kiinnostus ja panostukset avaruustoimintaan ovat kas- vaneet voimakkaasi viimeisen vuosikymmenen aikana. Julkinen avaruustoiminta suuntautuu sekä järjestelmien ja yleispalveluiden kehittämiseen, että avaruuden- ja aurinkokunnan tutkimukseen ja aurinkokunnan mahdollisuuksien hyödyntämiseen. Samanaikaisesti laajentuva yksityinen avaruustoiminta suuntautuu erityisesti tietolii- kenteeseen ja kaukokartoitukseen sekä avaruustoiminnan tuottaman mittaus- ja ha- vaintoaineistojen sekä palveluiden hyödyntämiseen maanpäällisessä liiketoiminnassa. Viimeisimpien tietojen valossa avaruustalous on voimakkaasti kasvava ala. Vuonna 2021 tehtiin kaikkien aikojen ennätys laukaisujen määrässä kiertoradalle1; sekä laukai- 1 Vuonna 2021 laukaisuyrityksiä oli yhteensä 145, joista 134 (92 %) onnistui. 2000-luvun ensim- mäisen vuosikymmenen keskiarvo oli 66 laukaisua vuodessa ks. Space Foundation, The Space Report 2021 Q4; Kyle 2021 The Space Launch Report. Saatavilla: https://www.spacelaunchre- port.com/logyear.html VALTIONEUVOSTON SELVITYS- JA TUTKIMUSTOIMINNAN JULKAISUSARJA 2022:28 11 sujen että kiertoradalle toimitettujen satelliittien vuosittainen lukumäärä on moninker- taistunut kymmenessä vuodessa2. Viimeisten vuosien kaupallisen avaruustoiminnan liikevaihdon arviot (2019–2021) vaihtelevat välillä noin 360 ja 450 mrd. Yhdysvaltain dollaria globaalisti3 ja odotuksena on, että ensi vuosikymmenellä volyymi noin 2–3 ker- taistuu ja rikkoo triljoonan rajan4. Lisäksi arvioidaan, että esimerkiksi Yhdysvalloissa julkinen investointi avaruustoimintaan on noin 0,23 % bruttokansantuotteesta ja ava- ruusteollisuuden osuus on noin kaksinkertainen, eli julkinen toiminta vivuttaa merkittä- västi yksityisiä investointeja, synnyttää työpaikkoja ja luo hyvinvointia.5 Kansainvälisesti avaruustoimintaa, sen soveltamista ja taloudellisia vaikutuksia on tar- kasteltu ajoittain. Tämä selvitys pyrkii osaltaan tuottamalla tietoa avaruustoiminnan hyödyntämisen nykytilasta, tulevaisuuden mahdollisuuksista sekä pullonkauloista eri- tyisesti Suomessa. Hankkeen tuloksia on tarkoitus hyödyntää nykyisen hallitusohjel- man toteuttamisessa ja seuraavan hallitusohjelman valmistelussa, kansallisen ava- ruusstrategian toimeenpanossa ja päivittämisessä, sekä määriteltäessä Suomen prio- riteetteja kansainvälisessä yhteistyössä. Lisäksi tuloksia voidaan käyttää hyödyksi myös muiden alojen strategioiden ja toimenpidesuunnitelmien laadinnassa ja toteutta- misessa. 1.2 Selvityksen tavoitteet Hankkeessa selvitettiin, miten Suomessa jo hyödynnetään avaruustoiminnan mahdol- lisuuksia hallitusohjelman tavoitteiden ja muiden yhteiskunnallisten tavoitteiden toteut- tamisessa sekä eri hallinnonalojen päätöksenteossa. Hankkeessa tunnistettiin aloja, joilla toiminnan, tutkimuksen, seurannan ja suunnittelun tarkkuutta, tehokkuutta ja re- aaliaikaisuutta on pystytty parantamaan avaruustoiminnan avulla. Lisäksi tarkasteltiin 2 Avaruusesineiden määrä oli 2000-luvun ensimmäiselle vuosikymmenelle asti maltillisessa kas- vussa ja vielä alle 10 000 kappaletta, kymmenessä vuodessa se on yli kaksinkertaistunut. Pelkäs- tään vuonna 2021 kiertoradalle toimitettiin yli 1000 satelliittia. Vrt. ESA Space Debris Office, 2021. ESA’s Annual Space Environment Report. Saatavilla: https://www.sdo.esoc.esa.int/environ- ment_report/Space_Environment_Report_latest.pdf 3 Ks esim. Space Foundation, The Space Report 2021 Q2, Q4; Weinzierl & Sarang, 2021 ”The Commercial Space Age is Here, Harvard Business Review; OECD 2019, The Space Economy in Figures: How Space Contributes to the Global Economy; Morgan-Stanley, ” The Space Economy's Next Giant Leap” Saatavilla: https://www.morganstanley.com/Themes/global-space-economy 4 Morgan-Stanley, ” The Space Economy's Next Giant Leap” Saatavilla: https://www.morganstan- ley.com/Themes/global-space-economy 5 OECD, 2021 Space economy for people, planet and prosperity: OECD paper for the G20 Space Economy Leaders’ Meeting, 20-21.9. 2021 Rome VALTIONEUVOSTON SELVITYS- JA TUTKIMUSTOIMINNAN JULKAISUSARJA 2022:28 12 sitä, millä aloilla mahdollisuuksiin ei ole vielä tartuttu ja mitkä tekijät mahdollisesti es- tävät avaruusratkaisujen hyödyntämisen tai hidastavat niiden käyttöönottoa. Selvitys- kysymykset olivat: 1. Miten hyvin Suomessa jo hyödynnetään avaruustoiminnan mahdolli- suuksia hallitusohjelman tavoitteiden ja muiden yhteiskunnallisten tavoit- teiden toteuttamisessa sekä eri hallinnonalojen päätöksenteossa? 2. Millä aloilla Suomessa toiminnan, tutkimuksen, seurannan ja suunnitte- lun tarkkuutta, tehokkuutta ja reaaliaikaisuutta on pystytty parantamaan avaruustoiminnan avulla? 3. Millä aloilla mahdollisuuksiin ei ole vielä tartuttu ja mitkä tekijät, pullon- kaulat, mahdollisesti estävät avaruusratkaisujen hyödyntämisen tai hi- dastavat niiden käyttöönottoa? 4. Mitä vaikutuksia avaruustoiminnan häiriöillä voisi olla yhteiskunnan eri toimintojen sujuvuudelle? 5. Miten Suomen pitäisi tulevaisuudessa asemoitua eurooppalaisessa yh- teistyössä (Euroopan avaruusjärjestö, Euroopan Unioni, muu eurooppa- lainen yhteistyö) saadakseen parhaan hyödyn avaruustoiminnasta? 1.3 Selvityksen toteutus Selvitys toteutettiin maaliskuusta 2021 maaliskuuhun 2022. Hankkeen toteuttivat 4FRONT Oy ja VTT Oy. Selvitystehtävän mukaisesti hankkeen analyysit ovat keskitty- neet hahmottamaan niitä vaikuttavuuspolkuja, joita pitkin avaruustoiminnan vaikutuk- set ja hyödyt realisoituvat. Analyysi keskittyi erityisesti hallitusohjelmassa esitettyihin tavoitteisiin ja niiden toteutumiseen. Esitetty analyysi perustuu, pääosin laadullisiin lähteisiin, joista tärkeimpiä ovat kirjalli- suus ja dokumentit (viitattu tekstissä), sekä haastattelut. Haastattelut toteutettiin puo- listrukturoituna etukäteen valmisteltuun kysymysrunkoon perustuen ja haastatteluista tehtiin muistiinpanot analyysiä varten. Haastattelut kohdennettiin erityisesti julkishallin- toon, eri hallinnonaloille ja virastoihin selvitystehtävän mukaisesti. Suomalainen yksi- tyinen avaruustoiminta hahmoteltiin kuvailevan tilastokatsauksen pohjalta, mutta hankkeessa ei ole tehty ekonometristä vaikuttavuustutkimusta. Hankkeessa on järjes- tetty säännöllisen ohjausryhmätyön lisäksi kolme työpajaa, joissa on validoitu analyy- siä ja yhteiskehitetty johtopäätöksiä ja suosituksia. VALTIONEUVOSTON SELVITYS- JA TUTKIMUSTOIMINNAN JULKAISUSARJA 2022:28 13 Oheinen kuva esittää hankkeen keskeiset työkokonaisuudet. Työ on edennyt tausta- tutkimuksesta (raportin luvut 1–2) hallinnonalojen avaruustoiminnan kartoitukseen, jonka ohessa on tuotettu joukko tapaustutkimuksia avaruustoiminnan hyödyntämi- sestä hallinnossa (luku 3) sekä tutkimuksellisen avaruustoiminnan katsaukseen, johon liittyy tulevaisuuden hyödyntämismahdollisuuksien kartoitus (luku 4). Osana edellisiä vaiheita on tehty riskianalyysi ja skenaarioita avaruustoiminnan häiriöiden vaikutuk- sesta (luku 5). Tausta Avaruustoiminta hallinnossa - dokumenttianalyysi, haastattelut P ai kk at ie to lii ke nn es ek to ril la A ik as ig na al in hy öd yn tä m in en K au ko ka rto itu s m aa nv ilj el yl lä A va ru us to im in ta ilm as to nm uu to ks es sa Suomen asemoituminen ja tulevaisuuden hyödyntämismahdollisuudet S ija in ti- ja p ai ka tie to K au ko ka rto itu s T ie to lii ke nn e Riskianalyysi Johtopäätökset ja suositukset A va ru us to im in ta pe la st uk se ss a A va ru us to im in ta ko ko na is tu rv al lis uu de ss a Kuva 1. Selvityksen työkokonaisuudet VALTIONEUVOSTON SELVITYS- JA TUTKIMUSTOIMINNAN JULKAISUSARJA 2022:28 14 2 Tausta ja määrittelyt Tässä luvussa taustoitetaan lukijalle mitä avaruustoiminta käsittää erityisesti Suomen kontekstissa ja lisäksi taustoitetaan kansainvälistä ja suomalaista avaruuspolitiikkaa. 2.1 Mitä on avaruustoiminta? 2.1.1 Avaruustoiminnan määrittely ja rajaus Kokonaisuutena avaruustoiminta lyhyesti käsittää avaruuslennot, kiertoradalla ja sen ulkopuolella tapahtuvan avaruustoiminnan sekä avaruustoiminnan hyödyntämisen. Selvitykseen on valittu OECD:n yleisesti käytetty avaruustoiminnan määritelmä6, jota on selvennetty taulukossa 1 ja kuvassa 2. Tämän määritelmän mukaan avaruustoi- minta jakautuu avaruusteknologiaa tuottavan toimintaan, myöhemmin lyhyemmin ava- ruusteknologiaan tai upstream-toimintaan, soveltavaan avaruustoimintaan, myöhem- min myös downstream, ja avaruusjohdannaiseen toimintaan (space-derived). Tässä selvityksessä keskitytään erityisesti näistä kahteen ensimmäiseen, jotka muodostavat avaruustoiminnan selkärangan. Kansainvälisesti avaruustoiminnan määrittelystä ja rajauksesta on käyty paljon kes- kustelua, jonka ajurina on yhtäältä (julkisen) avaruustoiminnan investointien legiti- mointi ja toisaalta avaruustoiminnan vaikutusten ja hyötyjen tekeminen näkyväksi, sekä toisaalta myös kasvavan yksityisen avaruustoiminnan taloudellisten vaikutusten arviointi ja ymmärtäminen. OECD:n kolmiportainen määrittely on paljon viitattu ja käy- tetty, ja sitä käyttävät pääosin Euroopan maat sekä kansainväliset organisaatiot kuten YK:n avaruustoimisto UNOOSA, Euroopan avaruusjärjestö ESA ja Euroopan Unioni. 6 Esimerkiksi laki avaruustoiminnasta (63/2018) määrittelee avaruustoiminnan olevan ”ava- ruusesineen [esineen, koneen, laitteen, ml. esineen osat, sen lähettämiseksi tarvittavat koneet, ja laitteet sekä niiden osat] lähettämistä avaruuteen, avaruusesineen operointia ja muuta määräys- valtaa siihen avaruudessa sekä avaruusesineen palauttamista ja palautumista maahan” VALTIONEUVOSTON SELVITYS- JA TUTKIMUSTOIMINNAN JULKAISUSARJA 2022:28 15 Taulukko 1. Avaruustoiminnan määrittelyä Kuvailu/määritelmä Esimerkkejä Avaruusteknologiaa tuottava toiminta (Upstream) Avaruusohjelmien ja -lentotoiminnan teknis- tieteellinen perusta ja siihen liittyvä teollinen toiminta. Avaruustoiminnan infrastruktuurin ylläpito ja käyttö. Satelliittien, rakettien ja muiden avaruusesineiden osien, komponenttien ja järjestelmien tutkimus-, ja kehitystoiminta (TKI), suunnittelu ja valmistus. Laukaisu ja avaruusesineiden operointi (lentotoiminta) Avaruustoiminnan maa-asemien suunnittelu, rakentaminen, ylläpito ja operointi. Soveltava avaruustoiminta (Downstream) Sovellukset, jotka hyödyntävät suoraan avaruudessa tapahtuvaa toimintaa, infrastruktuureja ja avaruustoiminnan tuottamia aineistoja. Avaruustoiminnasta suoraan riippuvaisten laitteiden (esim. paikannuslaitteiden ja satelliittipuhelinten) suunnittelu ja valmistus. Säätiedotukset ja ennusteet, pilvi- ja sadealuekartat, jääkartat, jne. Paikkatietoa ja satelliittinavigointia käyttävät kuljetus, lähetti ja logistiikkapalvelut, lastin seuranta, alusten kulun optimointi, jne. Avaruusjohdannainen toiminta (Space-derived) Toiminta, joka käyttää hyödyksi avaruustoiminnassa kehitettyä teknologiaa, mutta ei ole suoraan riippuvainen avaruustoiminnasta tai -esineistä. Alun perin avaruusohjelmissa kehitettyjen teknologioiden soveltaminen maanpäällisessä liiketoiminnassa. Kuten avaruuskävelypukuihin kehitettyjen teknisten materiaalin (Gore-Tex, Outlast, Aerogel yms.) käyttäminen ulkoiluvaatteiden valmistuksessa, tai muiden materiaalien (keraamiset komposiitit, pinnoitteet, Teflon/PTFE) lukemattomat sovellukset. Yksinkertaistettuna satelliitit tuottavat erilaisia havaintoaineistoja ja signaaleja, jotka otetaan vastaan maa-asemilla ja tallennetaan hyödynnettäväksi. Varsinaiset loppu- käyttäjälle näkyvät palvelut ja niitä käyttävät tuotteet hyödyntävät näitä aineistoja ja signaaleja, ”välituotteita”, jossakin jalostetussa muodossa (vrt. kuva 2). VALTIONEUVOSTON SELVITYS- JA TUTKIMUSTOIMINNAN JULKAISUSARJA 2022:28 16 Infrataso: avaruusteknologia Esim. havainto- ja paikannussatelliitit ja niiden toiminnan mahdollistavat maa- asemat ja muu infrastruktuuri Avaruustoiminnan tuottamat palvelut loppukäyttäjille Esim. satelliittipaikannus ja – navigointi, sääennusteet ja satelliittipuhelut tai tietoverkko, kohdennetut tietopalvelupalvelutuotteet Yleispalvelu: Avaruustoiminnan tuottamat aineistot ja signaalit Erilaiset yleiskäyttöiset havaintoaineistot, aikasarjat ja signaalit, joita voidaan edelleen hyödyntää palvelujen kehittämiseksi Avaruusteknologiaa tuottava toiminta (Upstream) Soveltava avaruustoiminta (Downstream) Kuva 2. Kaavamainen esitys avaruustoiminnan eri tasoista yleiskäyttöisestä teknologiasta loppukäyttäjän hyödyntämään palveluun. Kansainvälisessä keskustelussa puhutaan usein avaruustoiminnan ohella avaruus- taloudesta (space economy). Suomen kielessä avaruustalous ja avaruustoiminta ovat osin päällekkäisiä käsitteitä, ja usein avaruustoiminnalla tarkoitetaan molempia. Ava- ruustaloudella tarkoitetaan taloudellista/yritystoimintaa, joka jollakin tavalla tuottaa ta- loudellista arvoa tutkimalla, hyödyntämällä tai soveltamalla avaruutta ja siellä tapahtu- vaa tai siihen kohdistuvaa toimintaa. Usein esiintyvä käsite on myös ”uusi avaruuslii- ketoiminta/New Space Economy (NSE)”, joka viittaa avaruusalan karkeasti viimeisen vuosikymmenen aikana syntyneeseen yksityisen kaupallisen toiminnan aaltoon, jonka myötä yksityisillä toimijoilla on nyt yhä tärkeämpi rooli avaruustoiminnan kehittämi- sessä. Laajemmin uuteen avaruustalouteen liittyvät myös uudelleenheränneiden val- tiollisen avaruuden tutkimuksen ja uusien taivaankappaleiden valloituksen ja hyödyn- tämisen kaltaiset avaukset.7 7 Esim. OECD Space Forum, 2020 Measuring the economic impact of the space sector key indi- cators and options to improve data. Saatavilla: https://www.oecd.org/innovation/inno/measuring- economic-impact-space-sector.pdf; OECD, 2012. OECD Handbook on Measuring the Space Economy, OECD Publishing, Paris, https://doi.org/10.1787/9789264169166-en.; Morgan-Stanley 2021 A New Space Economy on the Edge of Liftoff. Saatavilla: https://www.morganstan- ley.com/Themes/global-space-economy https://www.oecd.org/innovation/inno/measuring-economic-impact-space-sector.pdf https://www.oecd.org/innovation/inno/measuring-economic-impact-space-sector.pdf https://doi.org/10.1787/9789264169166-en VALTIONEUVOSTON SELVITYS- JA TUTKIMUSTOIMINNAN JULKAISUSARJA 2022:28 17 Euroopan ulkopuolisessa keskustelussa erottuvat avaruustoiminnan perinteiset suur- vallat Yhdysvallat, Venäjä ja haastajan asemassa oleva Kiina, jonka avaruustoiminta on voimakkaasti laajentunut viime vuosina. Näissä maissa julkinen avaruustoiminta on usein vahvasti sidoksissa puolustushallintoon. Nousevana kysymyksenä näyttäytyy myös avaruuspuolustus, eli avaruustoiminnan infran suojaaminen ja puolustaminen erilaisia hyökkäyksiä vastaan. Suurvaltojen yksityinen avaruustalous elää talousjärjes- telmän asettamissa raameissa omaa elämäänsä, mutta myös yksityisessä avaruustoi- minnassa keskeisenä painopisteenä on laukaisu- ja lentotoiminnan kehittäminen ja erityisesti laukaisutoiminnan omavaraisuuden varmistaminen. Soveltava avaruusta- lous ja avaruustoiminta sekä näiden määrittely vaikuttaakin olevan historiallisesti pal- jolti eurooppalainen keskustelu. 2.1.2 Keskeiset avaruustoiminnan sovellukset Globaali satelliittipaikannusjärjestelmä (Global Navigation Satellite System, GNSS) tunnetaan arkikielessä yhden järjestelmän nimellä, mutta käytössä on useita satelliittipaikannusjärjestelmiä, joita käytetään rinnakkain. Länsimaissa tunnetuin ja en- simmäinen maailmanlaajuisesti kattava oli Yhdysvaltain puolustushallinnon aloitteesta kehitetty Global Positioning System (GPS) (kehitetty n. 1960–1975, vapautettu siviili- käyttöön 1983), jota seurasivat kilpailevat neuvosto-venäläinen GLONASS (kehitys aloitettu 1976), kiinalainen BeiDou Navigation Satellite System (kehitys aloitettu 2000) eurooppalainen ja ainoa siviilihallinnon alainen järjestelmä Galileo, ja alueelliset intia- lainen Indian Regional Navigation Satellite System IRNSS/NavIC ja japanilainen Quasi-Zenith Satellite System (QZSS) ”Michibiki”.8 Kaikki nämä järjestelmät toimivat olennaisesti samalla tavalla. Niiden tekninen perusta on, että järjestelmän maata kiertävät satelliitit sisältävät samaan standardiaikaan tah- distetun atomikellon (tai useita) ja ne lähettävät aikamerkkiä ja ratatietoa määrämuo- dossa. Perustapauksessa paikannus tai sijaintitieto lasketaan vastaanottimessa, ikään kuin monimutkaisella kolmiomittauksella, vertaamalla vähintään neljän (satelliit- tien minimimäärä komiulotteiseen paikannukseen) yhtä aikaa vastaanotetun satelliitin aikamerkkien eroa. Paikkatieto syntyy, kun sijaintiin yhdistetään muuta tietoa paikan- nettavan asian tai esineen ominaisuuksista. Yleisin GNSS-sovellus on satelliittipai- kannus eli paikan tai sijainnin määritys satelliittijärjestelmän avulla ja sen laajennuk- sena satelliittinavigointi tai reittinavigointi. 8 Ks. esim. Kaasalainen S. et al. 2021, Selvitys GNSS-palvelujen tarjonnasta ja toiminnasta, Ra- portti MML 50103/08 05/2021. VALTIONEUVOSTON SELVITYS- JA TUTKIMUSTOIMINNAN JULKAISUSARJA 2022:28 18 Satelliittipaikannuksen nimellistarkkuus on noin 4–5 m9, mutta esimerkiksi teolliseen ja viranomaiskäyttöön on tarjolla Galileon suuren tarkkuuden palvelu (Galileo High Accu- racy Service, HAS), joka paikantaa sijainnin 20 cm tarkkuudella. Käytännössä paikan- nustarkkuus vaihtelee maastonmuotojen, radiokelin, auringon aktiivisuuden ja mahdol- listen muiden häiriölähteiden johdosta parhaimmillaan modernilla kuluttajavastaanotti- mella noin kolmesta metristä heikoimmillaan noin 100–300 metriin. Monissa laitteissa, esim. matkapuhelinten käyttöjärjestelmän paikannuspalvelussa, satelliittijärjestelmien lisäksi käytetään useita maanpäällisiä verkkoja kuten matkapu- helinverkon solutunnistetta, langattoman lähiverkon (WiFi) signaalia, ja kehittyneem- missä sovelluksissa lisäksi kuvantavia menetelmiä ja referenssisignaaleja yms. avustepalveluita, joilla paikannuksen tarkkuutta ja luotettavuutta myös sisätiloissa ja tunneleissa, jonne satelliittisignaali ei kulkeudu, voidaan parantaa. Ammattikäyttöön suunniteltu differentiaalikorjattu ja/tai muita avustepalveluita (kuten EGNOS, European Geostationary Navigation Overlay Service) käyttävä vastaanotin yltää parhaimmillaan senttimetriluokan tarkkuuteen. Differentiaalisignaalia lähetetään eri maissa kansalli- sesti ylläpidetyiltä erillisiltä maa-asemilta, mm. Suomessa Maanmittauslaitos ylläpitää differentiaalisignaalia lähettävää FinRef-verkkoa ja Metsähovin geodeettista tutkimus- asemaa Kirkkonummella. Metsähovi on myös yksi globaalin geodeettisten asemien verkoston perusasemista, jota käytetään kansallisten vertausjärjestelmien ja globaa- lien järjestelmien ylläpitoon, satelliittien ratojen määrittämiseen ja tutkimuksiin. MML:n Traficomin rahoituksella kehittämän ja ylläpitämän GNSS-Finland -laadunvalvontapal- velun avulla seurataan satelliittipaikannussignaalien laatua.10 Suomessa on lisäksi useita valtakunnallisesti sekä paikallisesti satelliittipaikannuksen tarkkuutta parantavia palveluita tarjoavia yrityksiä. Erityissovelluksena viranomaistoimintaa on kehitetty li- säksi Galileon julkinen säännelty PRS (Public Regulated Service) palvelu, johon sisäl- tyy aika- ja paikkatiedon salaus ja siihen perustuva virheenkorjaus ja häiriönpoisto, joka parantaa paikannuksen luotettavuutta vaikeissa oloissa ja häirinnän alla. Kaukokartoitus (Earth Observation, EO; Remote Sensing) käsittää laajan kirjon eri- laisia teknologioita, joilla voidaan kerätä keskitetysti mittaustietoa, kuvia ja erilaisia muita sensoriaineistoja maan pinnan, ilmakehän yms. tilasta. Käytännössä sana useimmiten tarkoittaa satelliittien avulla kerättävän tiedon (tark. Satellite-Based Re- mote Sensing, SRS) yhdistelyä maanpäällisten havaintosarjojen kanssa jonkin ilmiön havainnoimiseksi. 9 Esim MML, https://www.maanmittauslaitos.fi/tutkimus/teematietoa/paikannusjarjestelma-galileo 10 https://www.maanmittauslaitos.fi/tutkimus/teematietoa/satelliittipaikannus VALTIONEUVOSTON SELVITYS- JA TUTKIMUSTOIMINNAN JULKAISUSARJA 2022:28 19 Eurooppalaisittain ja maailmanlaajuisesti keskeinen kaukokartoitusohjelma on EU:n Copernicus-ohjelma, jonka piirissä on toistaiseksi laukaistu kahdeksan Sentinel-satel- liittia. Niissä on sensoreita mm. näkyvän valon ja infrapunan aallonpituusalueelta, mitkä tuottavat kuva-aineistoa 10 metrin resoluutioon asti, tutkasatelliitteja, veden lämpötilan ja meren pinnan topografian mittaamisen sekä ilmakehän koostumuksen mittaamisen tarkoitettuja instrumentteja, pinnankorkeusmittareita ja muuta instrumen- taatiota. Havaintolaitteet mahdollistavat maapallon geologisten, maantieteellisten ja biologisten prosessien tutkimuksen ja seurannan (vrt. luku 4.1). Copernicus-ohjelma hyödyntää myös jäsenmaiden omia kaukokartoitussatelliitteja, ja tekee yhteistyötä esim. Yhdysvaltain vastaavan LANDSAT-ohjelman ja muiden kolmansien osapuolien kanssa globaalin kaukokartoitusaineiston tuottamiseksi. Copernicuksen kanssa yh- teistyössä toimii myös Euroopan meteorologisten satelliittien hyödyntämisen järjestö EUMETSAT (European Organisation for the Exploitation of Meteorological Satellites), jolla on omia ja Copernicuksen kanssa yhteisiä ilmakehän ja sään mittaamiseen ja en- nustamiseen hyödynnettäviä havaintosatelliitteja. Yhdessä nämä tuottavat joukon tie- teellisesti ja kaupallisesti hyödynnettäviä havaintoaineistoja, ”dataa”. Kaukokartoituksen keskeisiä sovelluskohteita ovat luonnontieteellinen ja maanpin- nalla sekä ilmakehässä tapahtuvien ilmiöiden tutkimus, ennustaminen ja näihin perustuvat tilannetietopalvelut. Copernicus-ohjelma tuottaa paitsi ”raakaa” käsitte- lemätöntä havaintoaineistoa tutkimuskäyttöön ja jalostettavaksi, erityisesti viranomai- sille suunnattuja tilannetietopalveluita maankäytön, ympäristön tilan ja ilmastonmuu- toksen sekä luonnonvarojen seurantaan ja valvontaan, sekä pelastus-, katastrofinhal- linta-, väestönsuojelu- ja turvallisuusviranomaisille. Lisäksi jäsenmaiden kansalliset virastot ja tutkimuslaitokset jalostavat rinnakkaisia tilannetietopalveluita Copernicus- aineistoista. Satelliittitiedonsiirto/-tietoliikenne/kommunikaatio/-viestintä on mitä tahansa tie- donsiirtoa, joka jossakin vaiheessa lähettäjän ja vastaanottajan välissä kulkee satellii- tin kautta. Satelliittiviestinnän ensimmäiset askeleet olivat mannertenvälisten puhelu- jen reitittäminen osittain satelliittiyhteydellä mannertenvälisissä yhteyksissä 1960-lu- vun alussa. Käytännössä nykyään on vaikea teknisesti erottaa satelliittikommunikaa- tiota maanpäällisestä puhelunvälityksessä, vaan kansainväliset puhelut reitittyvät joko merikaapelia tai satelliittiyhteyttä pitkin joustavasti verkon vapaan kapasiteetin mu- kaan. Puhelinliikenteen ulkopuolella liiketoiminta satelliittien kautta lähetettävän maksutele- vision ympärillä kasvoi voimakkaasti 1980-luvulla. Televisio- ja radiolähetykset ovat olleet pitkään suurin satelliittien avulla tapahtuvan tiedonvälityksen liiketoiminnan ala. Tietoliikenteen saralla Kansainvälisen merenkulkujärjestö IMO:n spin-offina syntynyt INMARSAT-järjestelmä aloitti toiminnan 1970-luvun puolivälissä ja oli pitkään lähes VALTIONEUVOSTON SELVITYS- JA TUTKIMUSTOIMINNAN JULKAISUSARJA 2022:28 20 de-facto monopoli erityisesti meriliikenteen ja ilmailun satelliittipuhelujen välittämi- seen. Tiedonsiirron siirtymisen enenevässä määrin pakettidataan myös puheviestin- nän ja TV:n osalta, sekä suoratoistopalveluiden lisääntymisen ja valtavirtaistumisen myötä, 2010-luvulla alkoi voimakas kiinnostus ”kattavan/universaalin internetin” toteut- tamiseen suurilla matalan kiertoradan satelliittikonstellaatioilla. Satelliiteilla on tärkeä rooli niin redundanttisena teknologiana kuin kriittisenä osana viranomaistoimintaa, sekä etäisten alueiden ja eri liikennemuotojen tiedonvälitystä. 2.2 Kansainvälinen ja kansallinen avaruuspolitiikka 2.2.1 Kansainvälinen ja Euroopan unionin taso Kansainvälisen avaruuslainsäädännön ensiaskeleita edustaa ”avaruusajan” alussa vuonna 1967 solmittu avaruusyleissopimus (The Outer Space Treaty), jonka mukai- sesti avaruus on käytettävissä koko ihmiskunnan yhteiseen rauhanomaiseen käyt- töön. Sen olennainen osa on, että sopimusvaltiot ovat vastuussa myös ei-valtiollisesta avaruustoiminnasta ja ovat velvollisia valvomaan myös sitä avaruustoimintaa. Ava- ruusyleissopimuksen lisäksi YK:n yleiskokouksen alaisessa Avaruuden rauhanomai- sen käytön komiteassa (United Nations Committee on the Peaceful Uses of Outer Space, COPUOS) laadittiin 1970-luvulla täydentäviä valtiosopimuksia avaruuden käy- töstä. Avaruussopimusten lisäksi YK:n ei-oikeudellisesti sitovissa päätöslauselmissa ja periaatejulistuksissa linjataan avaruustoiminnan yleisistä periaatteista, eri käytän- nön sovelluksista, sekä toimintalinjauksista esim. avaruusromun suhteen. COPUOS on ainoa YK:n täysin avaruuteen keskittyvä komitea. Suomi liittyi komitean jäsen- maaksi vuonna 2018. Jäsenmaiden lisäksi COPUOS:n kuuluu tarkkailijajäseninä koko joukko avaruusalan kansainvälisiä ja kansallisia tieteellisiä ja teknisiä järjestöjä.11 EU:n tasolla avaruushallinto on Euroopan komission käsissä. Vuonna 2007 vahviste- tussa ja 2009 voimaan tulleessa EU:n perussopimuksessa ja sen toimeenpanevassa 11 vrt. https://spacefinland.fi/yk-n-avaruuskomitea-copuos ja tarkemmin sopimuksista https://fin- lex.fi/fi/esitykset/he/2017/20170157.pdf VALTIONEUVOSTON SELVITYS- JA TUTKIMUSTOIMINNAN JULKAISUSARJA 2022:28 21 sopimuksessa (”Lissabonin sopimuksessa”)12 sovittiin ensimmäisen kerran avaruus- toimintaan liittyvistä tehtävistä ja toimivallasta erityisesti EU:n ja sen virastojen sekä Euroopan avaruusjärjestön kesken.13 Jäsenmaat kehottivat 2010-luvulla EU:ta ottamaan vahvemmin kantaa avaruustoimin- taan, ja sen seurauksena valmisteltiin vuonna 2016 lanseerattu Euroopan unionin avaruusstrategia, joka perustuu aiemman vuoden 2007 Euroopan avaruuspolitiikan viitoittamalle linjalle14. EU:n avaruusstrategiassa on tunnistettu tämänkin selvityksen pontimena oleva avaruustoiminnan lisääntyminen ja laajeneminen kaupalliseksi. Sa- malla siinä on huomioitu, että avaruustoiminta on laajentunut olennaiseksi osaksi EU:n kansalaisten jokapäiväistä elämää. Lisäksi Euroopan pääsy avaruuteen on nos- tettu strategiassa tärkeäksi tavoitteeksi. Osana EU:n avaruusstrategian toteutusta, EU on käynnistänyt ensimmäisen EU:n in- tegroidun avaruusohjelma vuosille 2021–2027, jonka osana on perustettu EU:n ava- ruushallinto ja avaruusohjelmavirasto (European Union Agency for the Space Prog- ramme, EUSPA) perustamista. Euroopan avaruusohjelman selkärangan muodostavat mainitut Galileo ja EGNOS satelliittipaikannusohjelmat, Copernicus-kaukokartoitusoh- jelma, avaruustilannekuvaohjelma (Space Situational Awareness, SSA) sekä GOVSATCOM valtiollinen/viranomaissatelliittiviestintäohjelma. Taulukko 2. EU:n avaruusstrategia tiivistettynä Avaruustoiminnan hyöty- jen maksimointi yhteis- kunnalle ja Euroopan ta- loudelle Globaalisti kilpailukykyinen ja innovatiivinen eurooppa- lainen avaruussektori Eurooppalaisen riippumattomuuden vahvistaminen avaruustoiminnassa ja turvallisen avaruustoimintaympä- ristön varmistaminen Avaruustoimintaan osallis- tumiseen ja siinä syntyvän aineiston käyttöön edistä- minen Tutkimuksen, innovaation ja osaamisen kehittäminen Eurooppalaisen avaruuteen pääsyn yl- läpito EU:n avaruusohjelmien ke- hittäminen vastaamaan uu- siin käyttötarpeisiin Yrittäjyyden ja liiketoiminta- mahdollisuuksien edistäminen Radiotaajuuksien saatavuuden varmis- taminen 12 Treaty of Lisbon amending the Treaty on European Union and the Treaty establishing the Eu- ropean Community (OJ C 306, 17.12.2007); tullut voimaan 1.12.2009 13 Artikla 189, Consolidated versions of the Treaty on European Union and the Treaty on the Func- tioning of the European Union, Official Journal C 326 , 26/10/2012 P. 0001 - 0390 14 Euroopan komissio 2016. Space Strategy for Europe, COM(2016) 705 final VALTIONEUVOSTON SELVITYS- JA TUTKIMUSTOIMINNAN JULKAISUSARJA 2022:28 22 Avaruustoiminnan hyöty- jen maksimointi yhteis- kunnalle ja Euroopan ta- loudelle Globaalisti kilpailukykyinen ja innovatiivinen eurooppa- lainen avaruussektori Eurooppalaisen riippumattomuuden vahvistaminen avaruustoiminnassa ja turvallisen avaruustoimintaympä- ristön varmistaminen Eurooppalaisen avaruusinfrastruktuurin turvallisuuden ja jatkuvuuden varmista- minen Viranomais- ja siviili/kaupallisen ava- ruustoiminnan yhteyden kehittäminen Euroopan globaalin roolin ja kansainvälisen yhteistyön vahvistaminen (poikkileikaava tavoite) Toimenpiteiden vaikuttavan toteutuksen varmistaminen (poikkileikkaava tavoite) Historiallisesti merkittävin eurooppalainen avaruustoimija on Euroopan avaruusjär- jestö (European Space Agency, ESA). ESA on vuonna 1975 perustettu itsenäinen kansainvälinen järjestö, joka toimii jäsenmaidensa rahoituksella. ESA toimii lähei- sessä yhteistyössä EU:n kanssa15. ESA:n oman ohjelmatoiminnan ohella komissio on delegoinut unionin avaruusohjelman toteutusta sopimuksella ESA:lle. Yhteenvetona Euroopassa avaruustoiminnan vastuut ja organisointi jakautuvat Euroo- pan komission ja sen virastojen, avaruusjärjestö ESA:n, sekä vielä erillisen Euroopan sääsatelliittijärjestön (European Organisation for the Exploitation of Meteorological Satellites, EUMETSAT) kesken. Kaikki nämä ovat erillisiä itsenäisiä jäsenmaidensa sopimuksella muodostettuja organisaatioita, joilla on neuvoteltu yhteistyösuhde kes- kenään. Tämän selvityksen kannalta relevanttia eurooppalaista avaruustoimintaa ovat erityi- sesti eurooppalaiset avaruusohjelmat, kuten Euroopan avaruusjärjestön ohjelmat, Eu- roopan sääsatelliittijärjestön EUMETSAT:n ohjelmat ja Euroopan unionin ”kärkiohjel- mat” Copernicus-, Galileo-, EGNOS- ja GOVSATCOM-ohjelmat, sekä EU Secure Connectivity -aloite. 15 Resolution on the European Space Policy; ESA Director General’s Proposal for the European Space Policy, ESA BR-269 VALTIONEUVOSTON SELVITYS- JA TUTKIMUSTOIMINNAN JULKAISUSARJA 2022:28 23 2.2.2 Kansallinen taso Suomen kansallinen laki avaruustoiminnasta astui voimaan 2018 ja sitä sovelletaan Suomen alueella tapahtuvaan avaruustoimintaan, sekä luonnollisiin että oikeushenki- löihin, joilla on Suomen kansalaisuus tai kotipaikka Suomessa. Laki avaruustoimin- nasta koskee pääasiassa avaruusesineiden lähettämistä ja operointia, avaruustoimin- nan turvallisuutta ja ympäristövaikutusten hallintaa määräämällä avaruustoiminnan lu- vanvaraisuudesta, ja asettamalla tiettyjä vastuita ja velvoitteita avaruustoimijoille. Työ- ja elinkeinoministeriö (TEM) valvoo avaruustoimintalain noudattamista. Puolustushal- linnon avaruustoiminnasta ja sen valvonnasta vastaa puolustusministeriö16. Kansallinen avaruusstrategia ”Suomi 2025: Maailman houkuttelevin ja ketterin ava- ruusliiketoimintaympäristö, josta hyötyvät kaikki täällä toimivat yritykset” laadittiin 201817. Kansallisen avaruusstrategian jäsentely perustuu teemoihin, joille kullekin on asetettu oma tavoitetila ja toimet (Taulukko 3). Taulukko 3. Avaruusstrategian teemat Teemat Visio Toimet Toteuttajat Markkinoille- pääsyn edellytykset Suomi on houkutteleva toimin- taympäristö avaruusalan kehit- täjille ja soveltajille. Meillä on mahdollistava lainsäädäntö, kattava toimijakenttä ja hel- posti lähestyttävät toimijat. Monipuoliseen osaamiseen pohjaavat yrityksemme ovat maailman johtavia avaruusrat- kaisujen tuottajia ja soveltajia Pilottihankkeet Mahdollistaminen, verkostojen avaami- nen Rahoitus Referenssit Lainsäädäntö TEM, LVM Business Finland Tutkimus ja koulutus Suomessa toimivat yritykset ja tutkimusorganisaatiot uudista- vat avaruuden hyödyntämisen toimintatapoja kestävällä ta- valla ja osallistuvat huippuluo- kan avaruushankkeisiin. Yhteishankkeet Rahoitus Osaaminen Koulutus Kestävä kehitys Business Finland LVM, TEM, OKM 16 Laki avaruustoiminnasta (63/2018) Saatavilla: https://www.finlex.fi/fi/laki/alkup/2018/20180063 17 TEM/LVM 2018 VALTIONEUVOSTON SELVITYS- JA TUTKIMUSTOIMINNAN JULKAISUSARJA 2022:28 24 Teemat Visio Toimet Toteuttajat Kansainvälinen vaikuttaminen Suomessa toimivat yritykset ja tutkimusorganisaatiot ratkaise- vat kestävän kasvun haasteita huippuluokan avaruustoimin- nan keinoin läheisessä yhteis- työssä kohdemarkkinoiden toi- mijoiden ja maailman tiedeyh- teisön kanssa. ANK:n toiminnan te- hostaminen Kansainvälinen edustus, vaikuttami- nen säännöksiin (esim. COPUOUS) Palveluiden ja aineis- tojen kattavuuden kehittäminen (kan- sallisesti) Markkinointi ESA:n ja EU:n ava- ruusohjelmat LVM, TEM valtioneuvosto 2.3 Suomalainen avaruustoiminta 2.3.1 Keskeiset hallinnon avaruustoimijat ja niiden roolit Avaruusasiain neuvottelukunta (ANK) kokoaa yhteen kansalliset avaruusasioiden kan- nalta keskeiset toimijat, jotka edustavat toimialan kannalta tarpeellisia hallinnonaloja, sekä tieteen ja tutkimuksen, teollisuuden ja avaruustoiminnan muiden hyödyntäjien asiantuntemusta. Neuvottelukunta toimii TEM:n yhteydessä ja sen kokoonpanosta ja tehtävistä on säädetty valtioneuvoston asetuksella (739/2019). Neuvottelukunnassa ovat edustettuina hallinnonaloista TEM:n lisäksi ulkoministeriö (UM), puolustusminis- teriö (PLM), ympäristöministeriö (YM), maa- ja metsätalousministeriö (MMM), liikenne- ja viestintäministeriö (LVM), sisäministeriö (SM), ja opetus- ja kulttuuriministeriö (OKM), sekä lisäksi Ilmatieteen laitos (IL), Business Finland (BF), Suomen Akatemia (AKA), Suomen avaruustutkimuksen COSPAR-kansalliskomitea, sekä Suomen il- mailu- ja puolustusteollisuusyhdistys PIA ry.18 ANK on keskeinen avaruustoimijoiden yhteyselin, jolla on keskeinen rooli kansallisen avaruusstrategian käytännön toteutuksen ohjauksessa edistämällä ja kehittämällä 18 TEM, Avaruusasiain neuvottelukunta kokoaa kansalliset toimijat yhteen, https://tem.fi/avaruus- asiain-neuvottelukunta https://tem.fi/avaruusasiain-neuvottelukunta https://tem.fi/avaruusasiain-neuvottelukunta VALTIONEUVOSTON SELVITYS- JA TUTKIMUSTOIMINNAN JULKAISUSARJA 2022:28 25 avaruusalan toimintaympäristöä, liiketoiminnan ja tutkimuksen edellytyksiä ja hallin- nonalojen yhteistyötä. Neuvottelukunnalla on lisäksi rooli kansainvälisen yhteistyön ja Suomen vaikuttavuuden edistämisessä osallistumalla ESA:n ohjelmavalintojen ja ava- ruutta koskevien EU-asioiden kansallisten näkemysten valmisteluihin. Neuvottelu- kunta myös muun muassa seuraa ja arvioi avaruusalaa koskevaa kansallista ja kan- sainvälistä sääntelyä, tekee alaa koskevia esityksiä sekä edistää alan näkyvyyttä.19 Neuvottelukunta on asettanut lisäksi poikkihallinnollista valmistelua varten kuusi jaos- toa seuraaviin teemoihin: 1) navigaatio, 2) kaukokartoitus, 3) turvallisuus, 4) tilanne- kuva, 5) tiede- ja tutkimus, sekä 6) liiketoimintajaosto.20 Varsinainen avaruushallinto on hajautettu, mutta koordinoiva rooli ja ANK:n pysyvä sihteeristö on sijoitettu TEM:n Innovaatiot ja yritysrahoitus -osastolle. Muita avaruus- hallinnon tehtäviä hoidetaan hallinnonalakohtaisesti liikenne- ja viestintäministeriössä, puolustusministeriössä sekä Liikenne- ja viestintävirasto Traficomissa, Ilmatieteen lai- toksella (IL) ja Maanmittauslaitoksessa (MML). Avaruushallinnon tärkeitä tehtäviä on hoitaa ESA:n, EU:n, EUMETSAT:n ja muiden avaruusjärjestöjen delegaattitoimintaa. Avaruusalan tutkimus- kehittämis- ja innovaatiorahoituksesta sekä alan ohjelmista vastaa TEM:n toimeenpanevana virastona Business Finland (BF). BF hallinnoi kansal- lisen TKI-rahoituksen lisäksi ESA:n ohjelmarahoituksen kansallista kiintiötä yhdessä TEM:n kanssa. Lisäksi OKM:n ohjaama Suomen Akatemia myöntää tutkimusrahoi- tusta erityisesti tutkimusinfrastruktuureihin, sekä avaruustoimintaan liittyvään perustut- kimukseen, kuten kosmologiaan, astronomiaan, avaruuden- ja ilmakehätutkimukseen, sekä tutkimukseen, joka hyödyntää avaruustoimintaa ja sen tuottamaa aineistoa. Suomen avaruustoiminta on ollut historiallisesti suuntautunut vahvasti julkiseen tutki- muksen ja viranomaistoimintaan sekä siihen liittyvään ja sitä tukevaan soveltavan tut- kimukseen21. Sektoritutkimuslaitoksilla onkin erittäin merkittävä rooli suomalaisessa avaruustoiminnassa. Kaukokartoitukseen, paikkatietoon ja satelliittinavigaatioon, sekä telekommunikaatioon liittyvää tutkimusta ja kehittämistä, sekä näihin liittyviä palve- luita, tuottavat Luonnonvarakeskus (Luke), Suomen ympäristökeskus (SYKE), Tekno- logian tutkimuskeskus VTT, Ilmatieteen laitos (IL), Liikenne- ja viestintävirasto Tra- ficom, sekä Maanmittauslaitos (MML). Suomen avaruusteollisuudella ei ole nimenomaista etujärjestöä, mutta osa erityisesti avaruusteknologiaa tuottavaan avaruustoimintaan osallistuvista yrityksistä kuuluu 19 TEM, Avaruusasiain neuvottelukunta kokoaa kansalliset toimijat yhteen, https://tem.fi/avaruus- asiain-neuvottelukunta 20 TEM, Avaruusasiainneuvottelukunnan sihteeristö, https://tem.fi/avaruusasiain-neuvottelukun- nan-sihteeristo 21 Eronen et al. 2012, Vaikuttavuutta sovelluksista – Suomalaisen avaruustoiminnan arviointi, Te- kes katsaus 294/2012 https://tem.fi/avaruusasiain-neuvottelukunta https://tem.fi/avaruusasiain-neuvottelukunta https://tem.fi/avaruusasiain-neuvottelukunnan-sihteeristo https://tem.fi/avaruusasiain-neuvottelukunnan-sihteeristo VALTIONEUVOSTON SELVITYS- JA TUTKIMUSTOIMINNAN JULKAISUSARJA 2022:28 26 puolustus- ja ilmailualan elinkeinojärjestö Puolustus- ja Ilmailuteollisuus PIA ry:n (As- sociation of Finnish Defence and Aerospace Industries – AFDA). Elinkeinoelämän avaruustoimijoita tuovatkin yhteen myös BF:n New Space Economy -ohjelman tilai- suudet, sekä ESA:n Business Incubation Center (ESA BIC) eli ESA:n yrityshautomo, joka sijaitsee Aalto-yliopiston yhteydessä. Kuten edellä mainittiin, avaruustoiminnan liiketaloudellinen ulottuvuus on vahvistunut, mistä johtuu, että kaikki määritelmällisesti avaruustoimintaan osallistuvista toimijoista eivät välttämättä miellä itseään avaruustoi- mijoiksi, varsinkaan sen perinteisessä mielessä. 2.3.2 Yleiskuva suomalaisesta kaupallisesta avaruustoiminnasta Seuraavassa on esitetty yleiskuva suomalaisesta kaupallisesta avaruustoiminnasta. Tuloksia tulkittaessa tulee huomata, että yritysjoukon määrittely ei ole helppoa ja sii- hen liittyy useita epävarmuuksia. Näin ollen esitettyjä löydöksiä tulee käsitellä luon- teeltaan ennen kaikkea suuntaa antavina. Kartoituksessa tunnistettiin Suomesta noin sata22 avaruustoimintaan osallistuvaa yri- tystä. Yritysten haarukointi toteutettiin pääasiassa avaruusteemaa tarkastelleiden aiempien selvitysten ja linjausten sekä erilaisten jäsenyyksien kautta. Lähteenä olivat avaruustoiminnan arviointi 2012, avaruusstrategia 2013–2020 ja avaruusstrategia 2018–2025. Jäsenyyksien osalta tarkasteltiin avaruusasiain neuvottelukunnan jäse- nyyksiä, New Space Economy -ohjelmaan osallistuneita yrityksiä sekä Puolustus- ja ilmailuteollisuus PIA ry:n jäsenistöä soveltuvin osin. Yritysten koko ja sijoittuminen Lähes 80 prosentille tunnistetuista yrityksistä oli määritettävissä kokoluokka. Nämä yritykset jakautuivatkin mikro-, pien- ja keskisuuriin sekä suuriin yrityksiin melko tasai- sesti. Yrityksistä 32 kappaletta (29 %) oli alle kahden miljoonan euron liikevaihdon omaavia mikroyrityksiä, siinä missä pieniä, 2–10 miljoonan euron liikevaihdon yrityk- siä oli 25 kappaletta (23 %). Keskisuuria ja suuria, yli kymmenen miljoonan euron lii- kevaihdolla operoivia yrityksiä oli 29 kappaletta, mikä vastasi noin 26 prosenttia tun- nistetusta yritysjoukosta. 22 Yhteensä 111 yritystä, joista 92 yrityksen tiedot oli löydettävissä Vainu-yritystietokannasta. VALTIONEUVOSTON SELVITYS- JA TUTKIMUSTOIMINNAN JULKAISUSARJA 2022:28 27 Kuva 3. Tunnistettujen suomalaisten avaruustoimintaan osallistuvien yritysten jakauma yrityskoon mukaan (kokoluokka määritelty liikevaihdon perusteella). Analyysissa tunnistetut yritykset luokiteltiin manuaalisesti avaruustoiminnan sektorei- hin yritysten toimialan ja verkkosivuilla esitetyn palvelukuvauksen mukaisesti. Yrityk- set jakautuvat varsin tasaisesti avaruusteknologiaa tuottaviin (upstream) ja avaruus- toimintaa soveltaviin yrityksiin (downstream). Yksiselitteistä avaruusjohdannaista liike- toimintaa (space-derived) ei joukosta tunnistettu. Maantieteellisesti tarkasteltuna ava- ruustoimintaan osallistuvat yritykset sijoittuvat kymmeneen eri maakuntaan. Niistä yri- tyksistä, joille oli määriteltävissä kotipaikka, kaikkiaan 54 prosenttia toimi Uudella- maalla. Toinen keskittymä vaikuttaa sijaitsevan Pirkanmaalla (18 %), muiden maakun- tien osuuksien vaihdellessa yhden ja kuuden prosentin välillä. Mikroyritykset, 29 % Pienyritykset, 22 % Keskisuuret ja suuret yritykset, 26 % Tietoa ei saatavilla, 23 % VALTIONEUVOSTON SELVITYS- JA TUTKIMUSTOIMINNAN JULKAISUSARJA 2022:28 28 Kuva 4. Tunnistettujen suomalaisten avaruustoimintaan osallistuvien yritysten jakautuminen eri luonteiseen liiketoimintaan YRITYSESIMERKKI: NOKIA Langaton tietoverkko kuuhun NASA valitsi 2020 Nokia Bell Labs:n tarjouksen ensimmäisen Kuun pinnalle rakennettavan tietoverkon toteuttamiseksi osana NASA:n ja ESA:n Artemis-ohjelmaa, jonka pitkän ajan tavoitteena on muodostaa pysyvä infrastruktuuri kuun pinnalle. Nokian osuus ohjelmassa on etäohjauksella kiertoradalta asennettava 4G-verkko, joka mahdollistaa langattoman tiedonsiirron ja puheviestinnän Kuun pinnalla työskenteleville astronauteille. Verkon suunnittelu on aloitettu aikaisemman ohjelman yhteydessä ja prototyyppien testit ovat käynnissä. Verkon asentaminen on ilmoitettu alkavaksi 2022, tavoitteena on, että se on toiminnassa 2024 aikataulutetun seuraavan miehitetyn kuulennon toteutuessa. Avaruusteknologiaa tuottava toiminta (upstream), 41 % Soveltava avaruustoiminta (downstream), 58 % Avaruusjohdannain en toiminta (space- derived), 1 % VALTIONEUVOSTON SELVITYS- JA TUTKIMUSTOIMINNAN JULKAISUSARJA 2022:28 29 Yritysten asemoituminen arvoketjussa ja niiden teknologia-alat Yritysten määrän kautta tarkasteltuna teknologian kehittämisen (upstream), soveltami- sen ja hyödyntämisen (downstream) voidaan sanoa olevan varsin hyvässä tasapai- nossa. Avaruustoimintaa soveltava ja hyödyntävää liiketoimintaa on erityisesti paikka- tietosovelluksissa. Vastaavasti arvoketjussa avaruusteknologiaa kehittävään ja tuotta- vaan toimintaan kuuluu useita elektromekaniikan suunnittelu-, valmistus- ja testausyri- tyksiä. Rakennetta liikevaihdon näkökulmasta analysoitaessa ohjelmisto- ja tietoliiken- neyritykset nousevat suurimmiksi. Kuva 5. Yritysten sijoittuminen arvoketjuun Yritykset myös luokiteltiin verkkosivuilla saatavilla olevien tuote- ja palvelukuvaus- tensa perusteella mukaan kuuteen teknologia-alaan. Tällainen luokittelu on luonteel- taan vain suuntaa antava, sillä monissa tapauksissa yritys voi toimia useammalla alu- eella. 0 5 10 15 20 25 30 35 40 Avaruustoimintaa soveltavat (space-enabled) Avaruusteknologiaa soveltavat (downstream) Avaruusteknologiaa tuottavat (upstream) VALTIONEUVOSTON SELVITYS- JA TUTKIMUSTOIMINNAN JULKAISUSARJA 2022:28 30 YRITYSESIMERKKI: ARBONAUT Luonnonvarojen inventointi ja paikkatietoratkaisut Arbonaut Oy tarjoaa palveluita luonnonvarojen ja erityisesti metsien inventointiin yhdistelemällä erilaisia kaukokartoitusaineistoja ja mallinnusta, sekä toteuttaa paikkatietojärjestelmiä. Paikkatietojärjestelmät tarjoavat parempaa tilannetietoa esim. sähkö-, viestintä- ja liikenneverkkojen ylläpitoon ja riskien tai vaarojen tunnistamiseen ja varautumiseen. Ajantasaisen ja päivittyvän tiedon avulla riskit ja vaaratilanteet voidaan tunnistaa ennakoivasti ja palvelukatkojen välttämiseksi voidaan toimia joustavammin ja ennakoiden. Analyysin perusteella eniten yrityksiä toimii paikkatiedon parissa. Paikkatietoon foku- soituneet yritykset sisältävät monenlaisia erilaisia yrityksiä start-upeista aina suuryri- tyksiin. Näiden yritysten tyypillisiä tuotteita ja palveluita ovat kartta- ja GIS-ohjelmistot, mobiilisovellukset sekä tietoliikennepalvelut ja verkkoyhtiöt. Toiseksi suurimpana ryh- mänä erottuvat elektroniikkayritykset, jotka keskittyvät pääasiassa ilmaisin-, sensori- ja tietoliikenneratkaisujen suunnitteluun ja testaukseen. Mekaniikkayritykset ovat tyy- pillisesti pk-yrityksiä, kuten insinööritoimistoja sekä pienehköä erikoisvalmistusta. Muut-luokan yrityksiin lukeutui muun muassa kontrollijärjestelmätoimittajia ja säteily- ja simulaatioyrityksiä sekä suunnitteluun ja testaukseen erikoistuneita yrityksiä. VALTIONEUVOSTON SELVITYS- JA TUTKIMUSTOIMINNAN JULKAISUSARJA 2022:28 31 Kuva 6. Avaruustoimintaan osallistuvien suomalaisten yritysten teknologia-alat Yhteenveto Tämän analyysin perusteella suomalaisen avaruusliiketoiminnan painopiste vaikuttaa olevan avaruustoiminnan tuottamien palveluiden hyödyntämisessä, erityisesti paikka- tietoa käyttävissä sovelluksissa. Toimijamäärällä mitattuna avaruusteknologiaa tuottavia avaruusteknologiaa tuottavia yrityksiä on kohtuullisen paljon, mutta ne ovat pääosin pieniä toimittajia. Erityisesti suurempien yritysten kohdalla avaruustoiminta ei muodostane niiden pääasiallista eri- koistumista. Tähän ryhmään kuuluvat myös monet pitkäaikaiset suomalaiset avaruus- teknologian toimijat, kuten usein tässä yhteydessä mainitut Nokia Oyj ja Vaisala Oy, jotka toimittavat verkkoratkaisuja, ilmaisimia ja muuta teknologiaa laajasti teollisuu- teen, viranomaisille ja myös avaruuteen, tai nykyinen Huld Oy, joka tuottaa turvalli- suus ja analytiikkaratkaisuja samoin laajasti eri asiakasryhmille. Samaan aikaan to- teutetun selvityksen, jonka aiheena oli ESA:n vapaaehtoiseen E3P-ohjelmaan liittymi- Elektroniikka ja akustiikka, 25 % IT, 13 % Kaukokartoitus, 5 % Mekaniikka, 12 % Paikkatieto, 32 % Muut, 13 % VALTIONEUVOSTON SELVITYS- JA TUTKIMUSTOIMINNAN JULKAISUSARJA 2022:28 32 sen hyödyt, yrityshaastatteluissa tuli esille, että suomalaisyrityksillä, jotka ovat sään- nöllisesti tehneet laitetoimituksia myös avaruustoimintaan, avaruus näyttäytyy melko pienenä osana liiketoimintaa ja eikä se ole strateginen painopiste.23 YRITYSESIMERKKI: ICEYE JA KUVA SPACE Suomalaisen piensatelliittitoiminnan edelläkävijät ICEYE Oy on suomalainen start-up yritys, joka on perustettu kehittämään synteesiapertuuritutkasatelliitteja (synthetic aperture radar, SAR, suuren laskennallisen antennin tutka). ICEYE Oy on laukaissut avaruuteen 14 tutkasatelliittia matalalle 560– 580 kilometrin kiertoradalle ja tavoitteena on vuonna 2022 laajentaa järjestelmä 18 satelliittiin. Tutkasatelliitit mahdollistavat ympärivuorokautisen maan pinnan kuvaamisen riippumatta pilvipeitteessä tai päivänvalosta. ICEYE Oy:n tarjoamia jatkuvan valvonnan palveluita hyödynnetään mm. meriliikenteen ohjauksessa, tulvien tarkkailussa ja kartoituksissa ja tulvatuhojen arvioinnissa. Kuva Space Oy (entinen Reaktor Space Lab) puolestaan kehittää spektrikuvaussatelliitteja ja niitä hyödyntäviä laskennallisia menetelmiä erityisesti maatalouden ja ruuantuotannon sekä metsävarojen arvioinnin ja hiilensidonnan arvioinnin tarpeisiin. Hyperspektrikamerat tallentavat näkyvän valon ja muun heijastuneen sähkömagneettisen säteilyn aallonpituuden kuvia kapeissa aallonpituuskaistoissa. Spektrikuvat antavat yhdistettynä kasvu- ja hiilimallinnukseen tietoa esimerkiksi kasvumaan kunnosta ja viljelykasvien tai metsän terveydestä, biomassan määrästä ja sitoutuneen hiilen määrästä, kastelun tai lannoituksen tarpeesta, ja tuleentumisesta. 23 TEM/KPMG, 2021 Suomen osallistuminen Euroopan avaruusjärjestön miehitettyjen avaruus- lentojen ja avaruuden tutkimuksen ohjelmaan – selvitys taloudellisista ja yhteiskunnallisista hyö- dyistä VALTIONEUVOSTON SELVITYS- JA TUTKIMUSTOIMINNAN JULKAISUSARJA 2022:28 33 Suomalaiset avaruusliiketoiminnalliset viimeaikaiset esiin nousseet menestykset ovat yksittäisiä toimijoita, jotka ovat menneet mukaan kansainväliseen liiketoimintaan pää- asiassa omalähtöisesti (vrt. yo. yritysesimerkki). Kokonaisuutena, Suomessa ja suo- malaisissa yrityksissä on hyödynnettävää avaruustoimintaa liittyvää osaamista, mutta nykyisellään avaruustoimintaa näyttäytyy suhteellisten pienten ja erikoistuneiden toi- mijoiden kenttänä. VALTIONEUVOSTON SELVITYS- JA TUTKIMUSTOIMINNAN JULKAISUSARJA 2022:28 34 3 Avaruustoiminnan hyödyntäminen eri hallinnonaloilla Tässä luvussa tarkastellaan avaruustoiminnan soveltamisen ja hyödyntämisen nykyti- laa eri hallinnonaloilla. Luvussa esitetään kootusti kokonaiskuva hallinnon avaruustoi- minnasta, sekä tapaustutkimuksia konkreettisoimaan avaruustoiminnan sovelluksia ja vaikutuksia hallinnon toimintaan. Luku vastaa osaltaan selvityskysymyksiin 1–3. 3.1 Yleiskuva avaruustoiminnan hyödyntämisestä hallinnossa Kokonaisuudessa nykyisistä avaruustoiminnan osa-alueista erottuvat kaksi, jotka ovat selvästi muita enemmän valtavirtaa (vrt. myös tapaukset luvussa 3.2.): ensimmäinen on satelliittinavigointijärjestelmät sekä näihin kiinteästi liittyvä aikasignaali. Toinen on kaukokartoitus, joka sisältää käytännön sovellukset kuten sääennusteissa käytettävät satelliittikuvat, ympäristön seurannassa, ilmaston- ja metsäntutkimuksessa, luonnon- varojen kartoituksessa ja satoseurannoissa käytettävät satelliittikuvat ja muut sovel- lukset. Vastaavasti turvallisuusviranomaisten toiminnassa satelliittiviestintä ja erityi- sesti GOVSATCOM-hanke ja Galileon turvallinen PRS-paikkatietosignaali näyttäyty- vät tärkeinä käynnissä olevina kehityskohteina. Avaruustoiminnan resurssit vaihtelevat suuresti hallinnonalojen välillä, kuten selviää liitteeseen 1 kootuista tiedoista. Haastattelujen perusteella ministeriöissä avaruushal- lintoon ja koordinointiin osallistuu lähinnä yksittäisiä viranhaltijoita tai pieniä ryhmiä pääsääntöisesti oman toimen ohella. Poikkeuksen muodostaa TEM, jossa on koordi- nointiroolin myötä useamman henkilön avaruustiimi. Perustuen saatuihin tietoihin, ar- vioidaan, että valtioneuvostossa eli yhteensä ministeriöissä avaruushallintoon ja koor- dinointiin on resursoitu suuruusluokaltaan noin 10–20 henkilötyövuotta, joka jakautuu alle 50 henkilön kesken. Virastoissa ja sektoritutkimuslaitoksissa avaruushallinnon ja avaruustoiminnan resurs- sit ja laajuus tai volyymi on suurempi. Suurimmissa virastojen yksiköissä avaruustoi- minnan palveluiden tai aineiston hyödyntäjänä ja/tai tutkimuksessa ja kehittämisessä työskentelee suoraan ja välillisesti jopa 150 henkilöä yhdessä yksikössä, ja taas toi- sissa muutama henkilö. VALTIONEUVOSTON SELVITYS- JA TUTKIMUSTOIMINNAN JULKAISUSARJA 2022:28 35 Avaruustoiminnan koko laajuuden arviointiin liittyy rajoituksia; alkaen siitä mitä eri hal- linnonaloilla mielletään avaruustoiminnaksi ja on ilmoitettu haastatteluissa ja doku- menteissa, päättyen siihen, että onko hankkeessa tavoitettu kaikki avaruustoimijat. Haastattelujen ja muiden saatujen tietojen perusteella voidaan arvioida, että hallinnon avaruustoiminnan ytimen muodostavat suuruusluokkana noin 500 (–1000) tutkijaa ja viranhaltijaa, n. 350–500 HTV kokonaispanoksella. 3.2 Tapaustutkimukset hallinnonaloilla Seuraavassa kuvataan joukko tapauksia, jotka kuvittavat konkreettisesti avaruustoi- minnan hyödyntämistä. Kuvauksen kohteeksi on tarkoituksella valittu erityyppisiä ta- pauksia eri hallinnonaloilta, tarkoituksena hahmottaa miten avaruustoiminta liittyy eri- laisiin yhteiskunnan toimintoihin. Tapaustutkimusten otsikot ja havainnot on tiivistetty seuraavassa taulukossa. Seuraa- vissa alaluvuissa esitettyjen kuvausten rakenne alkaa taustan kuvauksesta, siirtyy avaruustoiminnan sovellusten erittelyyn otsikon alalla ja päättyy yhteenvetoon. Taulukko 4. Yhteenveto hallinnon avaruustoiminnan tapauksista Tapausesimerkin nimi Miten avaruustoi- mintaa sovelle- taan tapauksessa Mikä on avaruustoi- minnan lisäarvo Mikä on avaruustoiminnan vaikutus? Satelliittipaikannuksen hyödyntäminen liikennesektorilla Liikennejärjestelmän, -automaation ja liik- kuvuuspalveluiden (MaaS-palvelut) ja niiden edellytysten kehittäminen Liikennejärjestelmien ja niiden automatisaation kehittäminen parantaa lii- kenteen tehokkuutta, en- nustettavuutta, taloudelli- suutta, ja turvallisuutta, sekä näin kokonaisuu- tena parantaa myös kes- tävyyttä. Ilman jo käytössä olevaa paik- katietoa ja muuta avaruustoi- mintaa olemassa oleva liikenne- järjestelmä todennäköisesti heikkenisi; matka-ajat ja toimi- tusvarmuus heikkenisi, ruuhkat lisääntyisivät jne. Avaruustoi- minnan nettovaikutus näkyy laa- jana tuottavuuden parantumi- sena. Paikannusjärjestelmien tuottaman tarkan aika- signaalin hyödyntämi- nen Paikannusjärjestel- mien tuottamaa tark- kaa aikasignaalia käytetään kaikkialla finanssimarkkinoilla, kaupassa, logistii- Aikasignaali ja siihen pe- rustuvat aikaleimat pa- rantavat sähköisen kau- pan ja sähköisten sopi- musten luotettavuutta ja Aikaleimaamiseen ja synkro- nointiin on olemassa muitakin teknologioita, mutta ne ovat kal- liimpia, hitaampia ja/tai epävar- mempia kuin lähes kaikkialla saatavilla oleva korkealaatuinen satelliittisignaali. Ilman luotettua VALTIONEUVOSTON SELVITYS- JA TUTKIMUSTOIMINNAN JULKAISUSARJA 2022:28 36 Tapausesimerkin nimi Miten avaruustoi- mintaa sovelle- taan tapauksessa Mikä on avaruustoi- minnan lisäarvo Mikä on avaruustoiminnan vaikutus? kassa, energiansiir- rossa tapahtumien todentamiseen ja jär- jestelmien synkro- nointiin erilaisten reaaliproses- sien luotettavuutta ja te- hokkuutta. aikaleimaa ja synkronointipalve- luita sopimusten tekeminen olisi riskisempää ja sopimusten val- vonta vaikeampaa, ja lisäksi eri- laisten reaaliprosessien luotetta- vuus, tehokkuus ja tuottavuus kärsisi. Kaukokartoitus peltovil- jelyn satoarvioinnissa ja tuottavuuden paran- tamisessa Kaukokartoituksen tuottamien aineisto- jen yhdistely maan- päällisen havainto- verkon havaintoihin ja kasvumallinnuk- seen auttaa kohdista- maan toimenpiteitä Kaukokartoituksen hyö- dyntäminen edistää ns. täsmäviljelyä, ja siis aut- taa parantamaan satoi- suutta paremmin räätä- löidyllä kasvinhoidolla, ja näin auttaa vähentämään myös lannoite- ja kasvin- suojeluaineiden kuormi- tusta ympäristölle. Parempi tuottavuus hyödyttäisi sekä viljelijöitä, että kuluttajia, ja parantaisi omavaraisuutta/ huol- tovarmuutta. Avaruustoiminta pelas- tustoimen osana Pelastustoimessa so- velletaan monipuoli- sesti kaukokartoi- tusta, paikkatietoa ja tiedonsiirtoa Avaruustoiminta mahdol- listaa ennaltaehkäisevää työtä ja varautumista, ja tehostaa sekä tekee pe- lastustyötä turvallisem- maksi. Ilman avaruustoiminnan hyö- dyntämistä pelastustoimi olisi reaktiivisempaa, vasteaika olisi pidempi, työ olisi vaarallisem- paa ja tehtävien onnistuminen epävarmempaa. Ilmastonmuutoksen seuranta ja ihmisen toi- minnan vaikutusten ar- viointi avaruustoimin- nan avulla Kaukokartoitus tuot- taa jatkuvasti aika- sarja-aineistoa maa- pallon tilasta, ilmake- hän, vesistöjen, ja maa-alueiden tilasta Avaruustoiminta mahdol- listaa kattavien vertailu- kelpoisten ja luotettavien aikasarjojen tuottamisen ympäri maailmaa eri luonnonilmiöistä. Ilmaston ja maapallon tutkimus olisi kalliimpaa, hitaampaa ja perustuisi epävarmempaan ai- neistoon, jos jouduttaisiin toimi- maan maanpäällisen näytteen- otto- ja mittausverkoston va- rassa Avaruustoiminta koko- naisturvallisuudessa Kokonaisturvallisuu- dessa hyödynnetään myös paikkatietoa, navigointia, kauko- kartoitusta ja tietolii- kennettä tietojen hankkimiseen ja ti- lannekuvan ylläpitä- miseen Kaukokartoitus, paikka- tieto, tietoliikenne yh- dessä mahdollista pa- remman tilannekuvan, sen ylläpitäminen ja tur- vallisuusviranomaisten tehokkaan ja vaikuttavan toiminnan Tilannekuva ja johtamisjärjestel- män toiminta sekä sujuva tie- donkulku ovat ensiarvoisen tär- keitä viranomaisten suoritusky- vyille, ja avaruustoiminnalla on olennaista lisäarvoa näihin VALTIONEUVOSTON SELVITYS- JA TUTKIMUSTOIMINNAN JULKAISUSARJA 2022:28 37 3.2.1 Satelliittipaikannuksen hyödyntäminen liikennesektorilla Tausta ja konteksti Tässä tapauskuvauksessa tarkastellaan satelliittipaikannuksen soveltamista liikenne- sektorilla. Tietoliikenne- ja paikkatietotekniikan yhdistelmien soveltamista henkilö- ja tavaraliikenteessä käytetään termiä liikennetelematiikka (ITS, Intelligent Transporta- tion Systems and Services). Nykyisin tosin myös puhutaan tyypillisesti laajemmin älykkään liikenteen menetelmistä ja palveluista, joiden avulla pyritään muun muassa parantamaan liikenneturvallisuutta, tehostamaan liikenneinfrastruktuurin käyttöä ja/tai vähentämään liikenteestä aiheutuvia päästöjä. Suomessa on pitkä historia älykkään liikenteen ja liikennetelematiikan kehityksessä. Ensimmäinen älykkään liikenteen strategia julkaistiin vuonna 2004. Strategian tavoit- teena oli varmistaa turvallinen, tehokas, asiakaslähtöinen ja ympäristöystävällinen lii- kennejärjestelmä älykkään liikenteen (liikennetelematiikan) menetelmiä hyödyntä- mällä.24 Sen jälkeen valtioneuvoston tasolla liikenne on ollut perättäisten hallitusten ohjelmassa ja valtioneuvosto on käynnistänyt ohjelmatoimintaa liikenteen ja infra- struktuurin digitalisaation edistämiseksi.25 Pääministeri Sanna Marinin hallitusohjelmassa yhtenä liikenneverkon kehittämi- seen liittyvänä tavoitteena on toimiva liikenteen infrastruktuuri. Tavoitteena on, että ”Suomen infraverkko maalla, merellä, sisävesillä ja lentoliikenteessä rakentuu ja tukee tasapainoisesti koko maan huoltovarmaa, kilpailu- ja uusiutumiskykyistä, resurssivii- sasta ja kokonaisvaltaisesti kestävää kehitystä.” Toimenpiteenä mainitaan mm. että ”liikenteen digitalisaation, palveluistumisen ja yhteiskäytön mahdollisuudet käytetään täysimittaisesti järjestelmän kehittämiseksi, päästöjen vähentämiseksi ja saavutetta- vuuden parantamiseksi”. Toisena tavoitteena mainitaan ”vähäpäästöinen liikenne”, 24 LVM (2004) Intelligent transport systems and services. Finnish strategy. Ministry of Transport and Communications Programmes and Strategies 5/2004. 25 Esim. Liikennepoliittinen selonteko 2008, Kansallinen älyliikenteen strategia 2009, liikenteen automaation ja robotiikan kehittämistoimenpiteiden tiekartta 2017, liikennealan kansallinen kas- vuohjelma vuosille 2018–2022, Satelliittinavigointijärjestelmien tehokas hyödyntäminen Suo- messa -toimenpideohjelmassa 2017. VALTIONEUVOSTON SELVITYS- JA TUTKIMUSTOIMINNAN JULKAISUSARJA 2022:28 38 jonka osalta yhtenä toimenpiteenä on mainittu, että ”hallitus edistää liikenteen ja logis- tiikan digitalisoitumista ja automatisaatiota kohdentamalla rahoitusta kokeiluille ja vai- kuttamalla alan EU- ja kansainväliseen sääntelyyn.” 26 Hallitusohjelman tavoitteiden pohjalta on sittemmin laadittu liikenteen kehittämiseksi useita politiikkaohjelmia, joille on yhteistä, että digitalisaatio ja liikenteeseen liittyvä tieto ovat keskeisiä liikenteen ja liikkumisen tehokkuuden, turvallisuuden ja kokonai- suutena kestävyyden kehittämisessä.27 Suoraan avaruustoimintaa koskevassa, mar- raskuussa 2021 päivitetyssä, Satelliittinavigointijärjestelmien tehokas hyödyntä- minen Suomessa -toimenpideohjelmassa (2021–2025) on esitetty useita avaruus- toimintaan liittyviä toimenpiteitä. Liikennesektorin osalta merkittävimpiä ovat mm. lii- kenteen automaation kehityksen tukeminen (valtioneuvoston periaatepäätöksen ja LVM:n liikenteen automaation lainsäädäntö- ja avaintoimenpidesuunnitelman toimen- piteet, ks. alla), merenkululle suunnattujen GNSS- ja EGNOS-palveluiden kehittämi- sen edistäminen, GNSS-palveluiden hyödyntäminen kansallisessa lennonvarmistuk- sessa, kansallisen matalalentoverkoston valmistelu, sekä GNSS-teknologian pilotointi Digirata-hankkeessa.28 Satelliittinavigoinnin hyödyntäminen liikennesektorilla Avaruustoiminta liittyy laajempaan liikenteen ja digitalisaation kokonaisuuteen. Liiken- teen kannalta keskisin avaruustoiminnan osa-alue on satelliittipaikannus, jota hyödyn- netään liikennesektorilla hyvin monin eri tavoin. Suomi on ollut yksi Euroopan edelläkävijöitä ilmailun satelliittinavigoinnin käyttöönotossa. Satelliittinavigoinnin mahdollistavat lentomenetelmät ovat jo käytössä kaikilla Suomen lentoasemilla ja valtaosa mittarilennoista Suomessa lennetään ilma- 26 Hallitusohjelma s. 111–117. 27 LVM (2021a) Fossiilittoman liikenteen tiekartta: Valtioneuvoston periaatepäätös kotimaan liikenteen kasvihuonepäästöjen vähentämisestä. https://julkaisut.valtioneuvosto.fi/han- dle/10024/163258; LVM (2020) Logistiikan digitalisaatiostrategia. Kohti tehokasta ja kestävää lo- gistiikkaa digitalisaatiolla. Liikenne- ja viestintäministeriön julkaisuja 2020:13. LVM (2021b) Kohti digitaalista ja älykästä rautatieliikennettä Digirata-valmisteluvaiheen loppuraportti. Liikenne- ja viestintäministeriön julkaisuja 2021:17; Valtioneuvoston periaatepäätös meri- ja sisävesiliiken- teen kasvihuonekaasupäästöjen vähentämisestä. https://julkaisut.valtioneuvosto.fi/han- dle/10024/163290 Digi-ilmailun työryhmän raportti 5.10.2020. LVM (2021a) Satelliittinavigointijär- jestelmien tehokas hyödyntäminen Suomessa. Toimenpideohjelma 2021–2025. Liikenne- ja vies- tintäministeriön julkaisuja 27/2021. https://julkaisut.valtioneuvosto.fi/handle/10024/163609 Valtio- neuvoston periaatepäätös liikenteen automaation edistämisestä. Valtioneuvoston periaatepäätös LVM/2021/137. https://valtioneuvosto.fi/paatokset/paatos?decisionId=0900908f80772030 28 LVM 2020 Kohti digitaalista ja älykästä rautatieliikennettä : Digirata-selvityksen loppuraportti, LVM:n julkaisuja 2020:6 https://julkaisut.valtioneuvosto.fi/handle/10024/163258 https://julkaisut.valtioneuvosto.fi/handle/10024/163258 https://julkaisut.valtioneuvosto.fi/handle/10024/163290 https://julkaisut.valtioneuvosto.fi/handle/10024/163290 https://valtioneuvosto.fi/paatokset/paatos?decisionId=0900908f80772030 VALTIONEUVOSTON SELVITYS- JA TUTKIMUSTOIMINNAN JULKAISUSARJA 2022:28 39 aluksilla, joissa on GNSS-vastaanotin. Nämä ovat osaltaan mahdollistaneet ilma-alus- ten vapaan reitityksen toimintamallin, sekä ympäristöystävälliset jatkuvan nousun ja liu’un menetelmät. Satelliittipaikannusta on hyödynnetty pisimpään lentoliikenteen val- vonnan ohella laivojen navigoinnissa. Navigoinnin lisäksi reaaliaikaista paikannustie- toa käytetään mm. liikennevirtojen ja yksittäisten alusten reittien optimointiin. Tieliikenteessä on niin ikään jo käytössä useita satelliittipaikannukseen perustuvia so- velluksia. Yleisin sovelluskohde on laajasti sekä ammattilaisten, viranomaisten että yksityishenkilöiden käytössä olevat reittinavigointipalvelut. Lisäksi useissa maissa käytössä olevat tienkäyttömaksut, ajopiirturit ja pysäköintipalvelut sekä erilaiset jouk- koliikenteen ja matkaketjujen palvelut hyödyntävät satelliittipaikannusta. Raideliikenteen tapauksessa varsinainen kulunvalvonta ja ohjaus on toteutettu maan- päällisillä verkoilla, mutta Euroopassa on tällä hetkellä käynnissä voimakas muutos rautatieliikenteen järjestelmien uudistamiseksi hyödyntämään satelliittipaikannusta.29 Satelliittipaikannuksen avulla pyritään parantamaan myös liikennemuotojen yhteistoi- mintaa ja esim. tasoristeysten turvallisuutta.30 Navigoinnin ohella satelliittipaikannuksen tuottamaa reaaliaikaista paikkatietoa hyö- dynnetään eri liikennemuotojen yhteydessä kuljetus- ja reittisuunnitelmien sekä kalus- ton käytön ja ylläpidon optimointiin. Suuressa mittakaavassa logistiikan optimointi voi paitsi tuoda kustannussäästöjä suoraan ja välillisesti lyhentämällä ajomatkoja ja ai- koja, nopeuttamalla lastin kulkua ja vähentämällä varastointitarvetta, ja samalla myös auttaa vähentämään päästöjä järjestelmän tasolla tai parantamaan esim. vaarallisten aineiden tai arvokuljetusten turvallisuutta. Esimerkiksi metsäteollisuuden raakapuukul- jetusten ja polttoainekuljetusten suunnittelu perustuu jo tällä hetkellä pitkälti satelliitti- paikannukseen. Satelliittipaikannukseen perustuvaa tietoa hyödynnetään myös sata- mien liikenteen ja logistiikan sujuvoittamisessa. Reaaliaikainen seuranta mahdollistaa myös asiakkaille tilausten seurannan ja sitä kautta edesauttaa asiakaslähtöisempien logistiikkapalveluiden kehittämistä.31 Liikennejärjestelmän ja infran kehittämisessä paikannuksen tuottamaa tietoa voidaan hyödyntää esimerkiksi teiden kunnossapitotarpeiden tunnistamisessa, tieolosuhteiden 29 LVM 2021a. 30 Satelliittipaikannuksen hyödyntäminen tasoristeysturvallisuuden parantamisessa. https://julkai- sut.vayla.fi/pdf8/lts_2018-34_satelliittipaikannuksen_hyodyntaminen_web.pdf 31 LVM satelliittinavigointijärjestelmien tehokas hyödyntäminen. https://julkaisut.valtioneu- vosto.fi/handle/10024/160397; Logistiikan digitalisaation ilmastovaikutukset. https://julkaisut.val- tioneuvosto.fi/handle/10024/162319 https://julkaisut.vayla.fi/pdf8/lts_2018-34_satelliittipaikannuksen_hyodyntaminen_web.pdf https://julkaisut.vayla.fi/pdf8/lts_2018-34_satelliittipaikannuksen_hyodyntaminen_web.pdf https://julkaisut.valtioneuvosto.fi/handle/10024/160397 https://julkaisut.valtioneuvosto.fi/handle/10024/160397 VALTIONEUVOSTON SELVITYS- JA TUTKIMUSTOIMINNAN JULKAISUSARJA 2022:28 40 tarkkailussa, karttatietojen päivittämisessä ja väylien kehittämisessä.32 Tällä hetkellä on käynnissä monikansallinen ESRIUM-projekti33, jonka tavoitteena on luoda palvelu vihreämmän ja älykkäämmän tienkäytön, teiden kunnossapidon ja liikenneturvallisuu- den parantamiseksi. Projektien keskiössä on muodostaa tarkka ja ajantasainen satel- liittipaikannukseen perustuva digitaalikartta tienpinnan vaurioista ja teiden kulumi- sesta. Tarkoituksena on, että kartan avulla tienhoitajat voivat vähentää tien kunnossa- pitotoimia optimaalisella suunnittelulla, vähentää tien kulumista ja lisätä erityisesti ras- kaiden ajoneuvojen liikenneturvallisuutta.34 Paikannustietoja hyödynnetään myös ra- dantarkastuksessa, ratojen tietojen ylläpidossa ja kulunvalvonnassa. Satelliittipaikannus on keskeinen mahdollistaja myös liikenteen palveluille, kuten ti- lausliikenteelle tai liikkuminen palveluna (Mobility as a Service, MaaS) -konseptille, jossa julkiset ja yksityiset liikennepalvelut (esim. joukkoliikenne, auton vuokraus/jaka- minen, taksi- palvelut) on koottu yhdeksi palvelukokonaisuudeksi.35 Kuluttajat voivat valita kokonaisuudesta yhdellä maksulla ja käyttöliittymällä (esim. mobiilisovelluksen kautta) haluamansa ja tarvitsemansa palvelut sen sijaan, että̈ joutuisivat ostamaan jo- kaiseen kulkumuotoon erilliset liput. Kyse on uudenlaisesta lähestymistavasta liikku- miseen, jonka ytimessä on siirtyminen liikennevälinekohtaisesta ja henkilökohtaiseen omistamiseen perustuvasta järjestelmästä kokonaisvaltaiseen ja ihmisten liikkumistar- peisiin perustuvaan järjestelmään, mikä samalla mahdollistaa uudenlaisia (kestäväm- piä ja vähäpäästöisempiä) toimintamalleja.36 MaaS-konseptia pidetään yleisesti suo- malaisena innovaationa ja Suomi onkin maine MaaSin yhtenä edelläkävijämaana.37, Eri liikennemuotoja yhdistää avaruustoiminnan soveltamisen suhteen autonomisen lii- kenteen kehittyminen sekä liikennejärjestelmän älykkäiden aspektien kehittäminen, jotka ovat järjestelmän tasolla hyvin saman tyyppisiä. Liikenteen automaatiolla tarkoi- tetaan laajasti liikenteessä käytettäviä erilaisia järjestelmiä. Kyse ei siis ole vain esi- merkiksi autopilotilla liikkuvista autoista, aluksista tai lentokoneista, vaan siihen sisäl- tyy myös mm. kuljettajaa avustavia järjestelmiä. Tarkka paikanmääritys voidaan nähdä jopa perusehtona koko automaattisen liikenteen kehittämiselle. Automaattisen liikenteen sovelluksissa paikanmääritys perustuu absoluuttiseen paikanmäärityksen ja 32 https://www.maanmittauslaitos.fi/tutkimus/teematietoa/satelliittipaikannus 33 Ks. https://esrium.eu/ 34 https://www.maanmittauslaitos.fi/tutkimus/egnssn-mahdollistama-alykas-tieinfrastruktuurin- kaytto-ja-yllapito-energiatehokkuuden-ja 35 LVM 2017a: LVM 2021b. 36 Ks. esim. MaaS Alliance. What is MaaS? https://maas-alliance.eu/homepage/what-is-maas/ 37 TEM (2017) Liikennealan kansallinen kasvuohjelma 2018-2022. Työ- ja elinkeinoministeriön jul- kaisuja 15/2017. van Audenhove, F. et al. (2020) The Future of Mobility post-COVID. Arthur D. Little, July 2020. https://www.adlittle.com/en/insights/report/future-mobility-post-covid https://www.maanmittauslaitos.fi/tutkimus/egnssn-mahdollistama-alykas-tieinfrastruktuurin-kaytto-ja-yllapito-energiatehokkuuden-ja https://www.maanmittauslaitos.fi/tutkimus/egnssn-mahdollistama-alykas-tieinfrastruktuurin-kaytto-ja-yllapito-energiatehokkuuden-ja VALTIONEUVOSTON SELVITYS- JA TUTKIMUSTOIMINNAN JULKAISUSARJA 2022:28 41 suhteelliseen (muihin liikennevälineisiin ja erilaisiin esteisiin nähden) paikanmäärityk- sen yhdistelmään. Tulevaisuudessa GNSS-paikannus on keskeisessä asemassa au- tonomisen liikenteen sovelluksissa, ja samalla vaatimukset tai odotukset paikannuk- sen tarkkuudelle ja luotettavuudelle kasvavat.38 Yhteenveto GNSS-pohjaisen satelliittipaikannuksen merkitys liikennesektorilla on jo tällä hetkellä hyvin keskeinen, jopa kriittinen. Vaikka ainakin vielä GNSS-järjestelmille on olemassa varajärjestelmiä, ilman satelliittien kautta saatavaa aika- ja paikkasignaalia yksittäisen käyttäjän kannalta perille pääsy ja suunnistaminen vaikeutuisi, mikä osaltaan johtaisi liikennejärjestelmän ruuhkautumiseen. Tämä puolestaan heijastuisi myös laajemmin yhteiskunnan toimintaan. Satelliittisignaalien häiriöihin ja/tai tahalliseen häirintään va- rautuminen onkin tärkeä osa kansallista huoltovarmuus- ja turvallisuuspolitiikkaa. Ga- lileo-järjestelmässä häiriötilanteisiin on pyritty varautumaan mm. siten, että järjestelmä toimii kahdella eri taajuudella ja erityisesti viranomaiskäyttöön ollaan ottamassa var- mennettu paikannussignaali (vrt. Galileo PRS edellä). Tulevaisuudessa satelliittipaikannuksen rooli kasvaa entisestään sen ollessa keskei- nen mahdollistaja muun muassa liikenteen automatisaation, liikenteen palveluiden ja logistiikan tehostamisen kehityksessä. Satelliittipaikannukseen pohjautuvien uusien teknologioiden ja innovaatioiden kautta voidaan parhaimmillaan saada aikaan merkit- täviä vaikutuksia niin liikenteen turvallisuuteen, matkaketjujen ja logistiikan tehostumi- seen kuin liikennepäästöjen vähentämiseen. Samalla se tarjoaa huomattavia liiketoi- mintamahdollisuuksia suomalaisille yrityksille. Vaikutusten todentamiseksi ja arvioi- miseksi tarvitaan kuitenkin lisää tutkittua tietoa. Oheisessa kuviossa on havainnollistettu satelliittipaikannuksen hyödyntämistä ja yh- teyksiä hallitusohjelman tavoitteisiin. 38 LVM 2017a ; LVM 2021b. VALTIONEUVOSTON SELVITYS- JA TUTKIMUSTOIMINNAN JULKAISUSARJA 2022:28 42 Kuva 7. Avaruustoiminnan vaikutuspolku liikennesektorilla ja yhteys hallitusohjelman tavoitteisiin 3.2.2 Paikannusjärjestelmien tuottaman tarkan aikasignaalin hyödyntäminen Tausta ja konteksti Ajoitus ja synkronointi ovat välttämättömiä yhä digitaalisemmassa, verkottuneessa maailmassa. Tarkka aika ja aikaleimaus mahdollistavat keskeiset digitaaliset infra- struktuurit, kuten datakeskukset, langallisen ja langattoman viestinnän, pörssit, teolli- suusverkot, älykkään sähköverkon ja muun suojatun viestinnän. Esimerkiksi langatto- mat verkot luottavat erittäin tarkkaan ajoitukseen ja synkronointiin, jotta verkosta päi- vittäin kulkeva ääni-, video- ja mobiilidata siirtyy sujuvasti solusta soluun. Tarkka ajoi- tus on kriittistä finanssiverkostoille, jotka käsittelevät miljardeja euroja päivittäin. Aikaleimalla tarkoitetaan sellaista tapahtuman (digitaaliseen) tositteeseen (tai sen metatietoihin) tallennettua merkintää, joka todistaa tapahtuman tarkan ajankohdan. VALTIONEUVOSTON SELVITYS- JA TUTKIMUSTOIMINNAN JULKAISUSARJA 2022:28 43 Luotettua aikaleimaa ei pysty muuttamaan sen jälkeen, kun se on annettu. Aika- leimojen hyväksyntä noudattaa Euroopan komission asetuksia39 ja hyväksytyillä säh- köisillä aikaleimoilla on juridinen asema. Kyberturvallisuuden aikakaudella niiden mer- kitys luottamuspalveluna on kasvanut. ”Perinteinen” aikaleimaus perustuu koordinoituun yleisaikaan (Coordinated Universal Time, UTC). Mittanormaalilaitokset ja ajoituslaboratoriot tuottavat koordinoidun yleis- ajan yhteiskunnan käyttöön. Valtioiden virallinen aika pohjautuu yleensä kansallisen mittanormaalilaitoksen tuottamaan UTC-aikaan, jonka toteuttaja Suomessa on Tekno- logian tutkimuskeskus VTT Oy (entinen Mittatekniikan keskus). Järjestelmien synkro- noinnin lähteenä onkin käytännössä järkevä käyttää koordinoitua maailmanaikaa, sillä sen ylläpitoon osallistuu 72 kansallista metrologialaitosta ja aikalaboratoriota. Satelliittipaikannus perustuu tarkkaan ajanmääritykseen, kuten luvussa 2 kuvattiin. GNSS-järjestelmän satelliittien lähettämä signaali pitää sisällään lähettävän satelliitin sijainnin kiertoradalla ja lähetyksen tarkan kellonajan. Näistä eurooppalainen Galileo on yleisesti ottaen sekä sijainnin että ajan (virhe <15 ns) suhteen tarkin järjestelmä.40 GNSS-satelliittien radiolähete tarjoaa vaihtoehtoisen edullisen tavan saada laadukas ja tarkka aikaleima lähes joka puolella maailmaa suhteellisen halvalla radiolähetti- mellä ja ohjelmistolisäosalla. GNSS-ajan ja synkronisoinnin sovelluskohteet Koska GNSS-paikannusjärjestelmät tarjoavat luotettavan, edullisen ja globaalisti kat- tavan mekanismin ajan määrittelemiseksi lähes atomikellon tarkkuudella, ne avaavat monia uusia ja tarpeellisia sovellusmahdollisuuksia digitalisaation aikakaudella. Satel- liiteista saatavaa synkronoitua aikasignaalia hyödynnetään erityisesti kohteissa, joissa edellytetään mikrosekuntiluokan ajoituksen tarkkuutta ja luotettavuutta sekä usein myös ajankohdan todennettavuutta ja jäljitettävyyttä (aikaleimaus). Tällaisia ovat mm. tietoliikenne- ja sähköverkkojen mittaus ja kontrollointi, sähköinen kaupankäynti sekä digitaalisten TV- ja radiolähetysten ja tutkajärjestelmien synkronoinnit. Kaikkein suu- rinta tarkkuutta tarvitaan tieteellisissä sovelluksissa, joissa pyritään nanosekuntiluo- kan tarkkuuksiin. Monissa digitaalisissa verkoissa ja järjestelmissä toimilaitteiden tahdistus tai aikasynk- ronointi on myös yhteiskunnan huoltovarmuuden kannalta kriittistä, kuten esimerkiksi 39 eIDAS - Regulation (EU) No 910/2014 of the European Parliament and of the Council of 23 July 2014 on electronic identification and trust services for electronic transactions in the internal market and repealing Directive 1999/93/EC. 40 Nanosekuntin tarkkuus signaalin ajassa vastaa etäisyydessä runsaat 30 cm, mikrosekunti 300 m ja millisekunti vastaavasti 300 km. VALTIONEUVOSTON SELVITYS- JA TUTKIMUSTOIMINNAN JULKAISUSARJA 2022:28 44 energian tuotanto-, siirto- ja jakelujärjestelmissä, tieto- ja viestintäjärjestelmissä, -ver- koissa ja -palveluissa, finanssialan palveluissa, liikenteessä ja logistiikassa, vesihuol- lossa, infrastruktuurin rakentamisessa ja kunnossapidossa, elintarvikehuollossa, ter- veydenhuollossa ja teollisuudessa. Seuraavassa on kuvattu joitakin satelliittipaikan- nuksen mahdollistaman aikasynkronoinnin sovelluskohteita. Erilaiset tietoliikennesovellukset ovat GNSS-aikasignaalin ylivoimaisesti suurin hyö- dyntämiskohde (yli 90 % GNSS-laitetoimituksista). Muiden muassa langattoman ver- kon yli tapahtuva reaaliaikainen videoliikenne edellyttää nopeaa ja luotettavaa tietolii- kenneinfrastruktuuria, joissa tarkan aikaleimauksen ja synkronoinnin merkitys on olen- nainen. Uusissa 5G-verkoissa käytetään häiriöiden poistotekniikoita, aiempaa tiheäm- pää tukiasemaverkkoa, sekä moniantennitekniikkaa, joissa kaikissa tarvitaan hyvin tarkkoja ajan synkronointimenetelmiä. Lähivuosien suurimmat tarpeet liittyvät juuri uu- sien 5G-verkkojen ja pienisoluisten televiestintäinfrastruktuurien käyttöönottoon Aasi- assa, Pohjois-Amerikassa ja Euroopassa. GSM-järjestö (The Global System for Mo- bile Communications Association, GSMA) arvioi, että vuoteen 2025 mennessä on käytössä jo 1,2 miljardia 5G-yhteyttä. GNSS:n tarjoama suuren tarkkuuden aikasynkronointi tarkoittaa parempia palveluja myös energian siirtoon ja jakeluun. Sähköverkkojen valvonnan kannalta tarkka tahdis- tus on olennaista verkon käytön ja vikojen tunnistamisen luotettavuuden kannalta. Myös uusiutuvan energian ja hajautetun/pientuotannon hyödyntäminen on asettanut uusia vaatimuksia verkkojen osien tahdistukselle, ja monimutkaistuva energiaverkko edellyttää myös yhä tarkempaa tahdistusta.41 Rinnan langattomien verkkojen kehityksen kanssa esineiden internet tai teollinen in- ternet (IoT) laajenee kaikenlaisiin laitteisiin; ”älylaitteet” tuottavat tilatietoja omasta toi- mintakunnostaan ja ympäristöstä, jota voidaan käyttää erilaisten prosessien tehok- kuuden ja luotettavuuden parantamiseen, sekä kunnossapidon suunnitteluun ja vi- kaantumisen ennustamiseen yhdistäen niiden tietoja. Esineiden internet mahdollistaa yhä älykkäämpiä palveluja, ja samalla laitteiden tiedonsiirron ja muun toiminnan tah- distus on avainasemassa. Verkko-operaattorit pitävät yhä enemmän aikaa hyödykkeenä (Time-as-a-Service, TaaS) ja vaativat palvelun tarjoajilta sitoumuksia ajan luotettavuudesta, eheydestä, to- dentamisesta ja jäljitettävyydestä riippumatta sen lähteestä. GNSS-sovellusten ja sig- naalin tarkan ajan hyödyntämiseen liittyvät markkinat olivat vuonna 2019 noin 150 mil- 41 European Space Agency, Navipedia, 16.9.2018. Lisäksi: Galileo Application Sheet – Energy Applications, ESA 2002. VALTIONEUVOSTON SELVITYS- JA TUTKIMUSTOIMINNAN JULKAISUSARJA 2022:28 45 jardia euroa globaalisti ja niiden on arvioitu kaksinkertaistuvan vuoteen 2029 men- nessä. Suurin osa kasvusta tapahtunee kaupallisissa kuluttaja- ja liikennesovelluk- sissa. Suurin kasvumarkkina on televiestintä, jonka jälkeen tulevat energia- ja rahoi- tusalat.42 Tähän kysyntään on syntynyt useita palvelujärjestelmiä. TaaS-ratkaisut ovat kaupallisia ratkaisuja verkkojen kestävyyden, kestävyyden ja palvelusitoumusten pa- rantamiseksi. Pilvipalvelujen tekoälyn ja muun analytiikan voimakas kehitys on lisännyt palvelinkes- kusten aikasynkronointitarpeita. Suurten palveluntarjoajien palvelinkeskukset tai kone- salit voivat sisältää tuhansia yksittäisiä palvelimia ja koko toiminta käsittää kymmeniä konesaleja jotka toimivat yhdessä. Credit Suissen mukaan palvelinkeskusten sijoitus- ja yhteenliittämismarkkinoiden pitäisi saavuttaa 28 miljardia euroa vuonna 2021. GNSS:n perustuvia palveluja tarjoavien yritysten odotetaan hyötyvän tästä vilkkaasta markkinakehityksestä ainoana kohtuuhintaisena keinona täsmälliseen maailmanlaajui- seen yleisaikaan (UTC). Sähköisen kaupankäynnin lisääntyessä kansainvälisillä arvopaperimarkkinoilla kau- pankäynnin tarkka ajoitus, jäljitettävyys ja eri kaupankäyntijärjestelmien synkro- noitavuus ovat kriittisiä markkinoiden toimivuudelle ja kaupankäynnin luotettavuu- delle sekä yleisemmin rahaliikenteen turvallisuudelle. Pörssit ja kauppapaikat voivat käyttää ajan määrittämiseen GNSS-palveluja, edellyttäen että ne pystyvät varmista- maan aikaleiman jäljitettävyyden kaikissa tilanteissa.43 Yhteenveto Alla olevaan taulukkoon on koottu GNSS-aikasignaalin keskeiset sovelluskohteet ja signaalin lisäarvo sovelluksissa. Aikasignaali on samanlainen esimerkki yleiskäyttöi- sestä teknologiasta kuin paikkatietokin, se liittyy suoraan tai välillisesti useimpien halli- tusohjelman tavoitteiden toteuttamiseen. Konkreettisista sovelluksista tärkeimpiä halli- tusohjelman suhteen ovat mahdollisesti vihreässä siirtymän yhteydessä hajautettujen energiaratkaisujen ja vihreä energian integrointi siirtojärjestelmään ja digitalisaation, älykkään kaupunki- ja liikenne yms. perusinfran ja verkkojen mahdollistajana. Elinkei- nopolitiikassa edellisten lisäksi aikasignaalilla on vaikutusta sähköisen kaupankäynnin ja IoT:n mahdollistajana. Alla olevat kuvio ja taulukko tiivistävät aikasignaalin vaiku- tuspolkuja. 42 Ibid. 43 Bausch A., Whibberley, P.: Reliable Time from GNSS Signals, Inside GNSS, 2017 VALTIONEUVOSTON SELVITYS- JA TUTKIMUSTOIMINNAN JULKAISUSARJA 2022:28 46 GNSS- järjestelmät (Galileo ym.) Tarkka ja luotettava aikasignaali Kansallinen infrastruktuuri Tietoliikenneverkkojen ja -järjestelmien tahdistuksen Finassitapahtumien ja sopimusten luotetun aikaleimaamisen Energiantuotannon ja jakeluverkkojen tahdistuksen ja valvonnan Tieto- ja energiaverkkojen luotettavuus, palvelutaso ja vikasietoisuus/resilienssi kasvavat, uusiutuvan energian ja paikallisen tuotannon integraatio helpottuu Toimiva liikenteen infrastruktuuri Toimiva viestintä ja tiedonvälitys Elinv