Ensimmäinen suomalainen satelliitti Aalto-1 on parhaillaan rakentumassa Aalto-yliopiston sähkötekniikan korkeakoulussa, Espoon Otaniemessä. Suomessa on toki tehty aiemmin avaruuslaitteita, joista muutamat ovat Aalto1 -satelliittia suurempia ja kalliimpiakin, mutta ne ovat lentäneet avaruudessa jonkin suuremman satelliitin osina. 

Kokonaisen satelliitin suunnittelu ja rakentaminen on aivan eri asia, koska siinä pitää ottaa huomioon kaikki satelliitin systeemit ja se, miten se toimii kokonaisuutena.

Erityisen kunnioitettavaa Aalto-1:ssä on se, että satelliitti on toteutettu opiskelijavoimin. Lähes sata opiskelijaa on osallistunut sen suunnitteluun, tekemiseen ja testaamiseen. Ja nyt siis varsinaisen, lopullisen avaruuteen toivottavasti vielä loppuvuodesta lähtevän satelliitin kokoonpano on meneillään.

Siinä missä yleensä opiskelijasatelliitit tyytyvät oikeastaan vain siihen, että satelliitti tehdään, laukaistaan avaruuteen ja siihen ollaan vähän aikaa yhteydessä, on Aalto-1:n tavoitteet korkeammalla. Siinä on mukana hyötykuormana kolme instrumenttia, joista jokainen on tieteellisesti ja teknisesti hyvin kiinnostava.

RADMON on Turun ja Helsingin yliopistojen opiskelijoiden tekemä säteilymittari, jonka tekemisen pääpaikkana on ollut Turku. Laite avaruudessa olevaa säteilyä, tarkemmin sanottuna yli 10 megaelektronivoltin (MeV) protoneita ja yli 0,7 MeV elektroneja. Sen tekemät mittaukset kertovat aurinkotuulesta ja niistä on iloa kehitettäessä ennustemalleja avaruussäälle.

Uutta RADMONissa on lukuelektroniikka, joka käsittelee signaalia mahdollisimman paljon digitaalisesti suurta tehoa vaativan analogiaelektroniikan avulla, kuten vastaavissa ilmaisimissa tehdään yleensä.

Toinen hyötykuorma on plasmajarru, joka testaa Ilmatieteen laitoksen tutkijan Pekka Janhusen kehittämän sähköisen aurinkotuulipurjeen idean toimivuutta. Purjeella voisi joskus seilata toisille planeetoille, mutta samalla periaatteella voisi satelliitteja hilata alas avaruudesta ilman rakettimoottoreita. Kun satelliitin tehtävä on ohi, se laskee ulos 100 metriä pitkän sähköjohdon, jonka hilaamana Aalto-1 syöksyy alas ja tuhoutuu Maan ilmakehässä.

Tämä on AaSI

Satelliitin päähyötykuorma on VTT:n kehittämä kuvaava Fabry-Pérot-spektrometri, jonka nimeksi on tullut AaSi yksinkertaisesti sanoista Aalto-1 Spectral Imager.

Kyseessä on kokeellinen, uudenlaista sähkömekaanista tekniikkaa testaava spektrometri, jonka kehittämisen ja tekemisen on rahoittanut Euroopan avaruusjärjestö osana sen teknologiankehitysohjelmaa.

Spektrometri ikään kuin ottaa kuvia eri valon aallonpituuksilla ja niitä yhdistämällä ja erikseen tutkimalla voidaan tutkia kohdetta tarkemmin kuin vain pelkällä perinteisellä valokuvalla. 

Spektrometrejä on eri tyyppisiä, ja AaSI:n käyttämä on ns. Fabryn–Pérot’n periaate. Siinä on kaksi hyvin heijastavaa, yhdensuuntaista puoliläpäisevää peiliä, jotka on AaSI:ssa tehty mikroelektromekaanisesti. 

Spektrometrien käyttö Maan havainnoinnissa on erittäin kiinnostavaa, ja siksi ESA pyrkii kehittämään tekniikkaa paremmaksi. AaSin suhteen jännittävintä on se, miten tarkka, monipuolinen ja pätevä laitteisto voidaan tehdä kevyeksi ja pieneksi. 

Siinä missä ENVISAT -satelliitin upeita kuvia ottaneen MERIS-spektrometrin massa oli 209, on AaSi:n massa vain puoli kiloa. MERIS kuvasi Maan pintaa 15 kaistalla, mutta AaSI pystyy vaihtamaan kaistojaan sähköisesti lähes rajattomasti 500 ja 900 nanometrin välillä - tosin MERIS kuvasi hyvin suurella tarkkuudella, kun AaSI:n kuvat ovat vain 512 x 512 pikseliä.

AaSi:n useimmiten käytettävät taajuudet on valittu siten, että se pystyy havaitsemaan erityisesti veden laatua ja erottelemaan maanpeitteen eri lajit.  Laite kuvaa 120 kilometrin levyistä kaistaa allaan Maan pinnalla, kun satelliitti kulkee radallaan noin 700 km:n korkeudessa.

Satelliitin lentomalliin asennettavalla spektrometrillä otettiin ensimmäinen kuva ennen satelliitin laukaisua helmikuussa 2015.

Samalla kun AaSI on valmistunut, on VTT tehnyt jo toista samankaltaista laitetta belgialaisvetoiseen ESAn pitkälti rahoittamaan PICASSO -nimiseen satelliittiin. Kyseessä on ennen kaikkea ilmakehän havaitsemiseen käytettävä koesatelliitti, ja sen spektrometrin rakentamisessa on jo otettu huomioon AaSIn tekemisessä saadut opit. Laite on siis parempi ja tehokkaampi.

Elektromikromekaaninen Fabryn–Pérot-spektrometri on olennainen osa myös VTT:n yhteistyössä muiden kanssa kehittämiä hyperspektrilaitteita, joilla voi mm. paljastaa ihosyöpää nopeasti kädessä pidettävällä ilmaisimella.

Mutta mitä tulee Aalto-1:een ja AaSI:in, niin jos kaikki sujuu tästä eteenpäin suunnitelman mukaisesti, pääsee satelliitti avaruuteen joulukuussa ja siten AaSi saattaa kuvata avaruudesta valkean joulun saapumisen Suomeen.