Viime viikon torstaina juhlittiin Euroopan avaruusjärjestön maa-asemaverkon ESTRACKin 40-vuotista historiaa. 

Avaruusaluksia lähettävä ja operoiva avaruusjärjestö ei luonnollisestikaan voisi toimia kunnolla, jos sillä ei olisi omia maa-asemia, joilla se voisi olla yhteydessä satelliitteihinsa ja luotaimiinsa. Niinpä eräs ensimmäisistä tehtävistä ESAn perustamisen jälkeen oli maa-asemien tekeminen, ja nyt neljän vuosikymmenen aikana asemia on perustettu Euroopan lisäksi Australiaan ja Etelä-Amerikkaan, ja Maata kiertävien satelliittien lisäksi ne tukevat kaukana aurinkokunnassakin olevia luotaimia.

Asemat ovat yhteydessä Saksan Darmstadtissa olevaan Euroopan avaruusoperaatiokeskukseen, ESOCiin, missä on ohjattavana tällä haavaa  pitkälti toistakymmentä erilaista avaruuslentoa. Keskus ottaa avaruudesta vastaan havaintoja ja telemetriatietoja, välittää niitä eteenpäin ja lähettää takaisin avaruusaluksiin ohjeita.

Merkkipäivää juhlittiin Espanjan Cebreroksessa Madridin luona, missä sijaitsee DSA-2, Deep Space Antenna 2, eli ESAn “syvän avaruuden antenni 2”. Kyseessä on yksi kolmesta suuresta 35-metrisestä lautasantennista, joiden kautta ollaan yhteydessä kaikkein kauimpana oleviin luotaimiin. Kaksi muuta sijaitsevat Australiassa, New Norciassa, ja Argentiinassa, Malargüessa.

Tällaisia ovat nyt komeettaa tutkiva Rosetta ja Marsia kiertävä Mars Express. Vielä jokin vuosi sitten mukana oli Venus Express, ja hyvin pian mukaan liittyvät Merkuriukseen lähtevä BepiColombo, punaiselle planeetalle suuntaava ExoMars, Jupiteria kohden laukaistava JUICE ja Aurinkoa tutkiva Solar Orbiter.

Isot antennit ovat yhteydessä myös Lagrangen pisteessä sijaitsevaan Gaia-teleskooppiin. Normaalisti DSA-asemat kykenevät toimimaan 800 miljoonan kilometrin päässä olevien avaruusalusten kanssa, eli ne voivat olla vaivatta yhteydessä Jupiteria kiertävään luotaimeen.

Pienemmiltä maa-asemilta – joista Suomea lähin sijaitsee Ruotsin Kiirunassa – ollaan yhteydessä Maata kiertäviin satelliitteihin. Lisäksi ESTRACKin osana ovat Ariane-rakettien nousua seuraavat maa-asemat Kouroussa ja Azoreilla. 

ESA on säännöllisesti myös yhteistyössä Yhdysvaltain, Japanin, Venäjän ja Kiinan sekä kansallisten Euroopan maiden avaruusorganisaatioiden kanssa joko siten, että ne käyttävät hyväkseen ESTRACKin verkostoa tai auttavat puolestaan yhteydenpidossa ESAn avaruusaluksiin omien antenniensa kanssa. 

Legendaarisinta on luonnollisesti keskinäinen avunanto NASAn Deep Space Networkin kanssa.

Ei vain tiedon välitystä

Etenkin suurten maa-asemien tehtävänä on pelkän tiedon välittämisen lisäksi tarkkailla avaruusalusten sijaintia ja varmistaa niiden rata- ja nopeusmuutoksia radiosignaalia tarkkailemalla.

Signaalia tarkasti analysoimalla saadaan myös tieteellistä tietoa kohteesta, jota luotain on tutkimassa. 

ESAn maa-asemien kehittäminen on puskenut myös tapoja ja tekniikkoja normaalissa satelliittiyhteydenpidossa eteenpäin. Esimerkiksi kryogeenisesti (esimerkiksi nestemäisellä typellä) jäähdytetyt vastaanottimet, digitaaliset signaalinkäsittelylaitteet sekä antennien suuntaustekniikat ovat saaneet alkunsa ESTRACin antenneilla. Nyt eurooppalaiset satelliittitietoliikennelaitteita tekevät yhtiöt käyttävät näitä normaalisti tuotteissaan.

Lähitulevaisuudessa tullaan ottamaan käyttöön yhä korkeampia radiotaajuuksia, mikä puskee tekniikkaa jälleen eteenpäin. Suuremmat taajuudet ovat välttämättömiä suurempien tietomäärien välittämiseen; uudet ja etenkin tulossa olevat satelliitit keräävät hurjia määriä tarkkoja tietoja paljon aikaisempaa ripeämmin, joten tietoa pitää siirtää alas Maahan myös nopeammin ja tehokkaammin.

Seuraavaksi ESTRACK aikoo ottaa käyttöön laserlinkit, joiden avulla tieto saadaan liikkumaan vieläkin tarkemmin. Tämän ongelmana on kuitenkin kohdistus, sillä lasersäteen suuntaaminen yli 25 000 kilometriä tunnissa radallaan liikkuvan satelliittiin on varsin haastavaa.

Maa-asemien musiikkia

Juhlansa kunniaksi ESTRACK pyysi yleisöä lähettämään tekemiään musiikkikappaleita kilpailuun, jonka voittaja julkistettiin viime viikon tilaisuudessa. 

Ranskalainen 17-vuotias Gautier Acher voitti kilpailun kappaleellaan 11.2 km/s ja siitä tehtiin alla oleva video. Musiikkeja saatiin kaikkiaan 117 ja ne ovat ESAn SoundCloud-sivulla kuunneltavissa.