Viime aikoina Suomessakin on puhuttu paljon pienistä nanosatelliiteista, muutaman kilon massaltaan olevista, 10 cm kanttiinsa olevista kuutioista koostuvista pienistä satelliiteista. Suomen ensimmäinen satelliitti Aalto-1 on kolmen kuution kokoinen satelliitti ja eilen julkistettu Reaktor-yhtiön Hello World on kahden kokoinen.

Nanosatelliitit putoavat tehtävänsä jälkeen takaisin Maahan ja tuhoutuvat ilmakehän kitkakuumennuksessa kokonaan.

Yleensä kyseessä on lennon surullisin vaihe, koska suurella työllä tehty satelliitti sulaa ja höyrystyy ilmanvastuksen pätsissä.

Nyt kuitenkin ESAn Hollannissa olevan teknisen keskuksen ESTECin suuressa radiotestaustilassa on pieni satelliitti, jonka tarkoituksena on tutkia juuri sitä, mitä pienelle satelliitille tapahtuu maahanpaluussa. Miten ilmanvastus vaikuttaa siihen ja kuinka se osat tuhoutuvat vähitellen?

Qarman (QubeSat for Aerothermodynamic Research and Measurements on Ablation) on belgialaisen Von Karman -instituutin ESAlle valmistama satelliitti, joka tulee mittaamaan sisäistä  ja ulkoista lämpötilaa, painetta ja mm. kirkkautta, jolla ympärillään oleva plasma (kuumenemisen vuoksi sähköisesti varautuneen kaasun) hohtaa.


Maahanpaluun dynamiikkaa on tutkittu monin tavoin aina 1950-luvulta alkaen, jolloin suurin osa alan tutkimuksesta tehtiin paitsi miehitettyjen avaruusalusten, niin myös atomiaseen sisältävien ydinkärkien kehittämisen vuoksi.

Viime vuosina mm. ESAn ATV-rahtialuksissa on ollut maahanpaluun olosuhteita havainneita laitteita ja niiden hajoamista mitanneita instrumentteja, minkä lisäksi maahanpaluuta on analysoitu lentokoneista otetuista kuvista. Yllä oleva piirros esittää ATV:n tuhoutumista lentonsa lopuksi.

Pienen cubesatin tuhoutumisesta ei kuitenkaan ole käytännön tietoa – minkä lisäksi maahanpaluun dynaniikka kokonaisuudessaan on vielä huonosti tunnettua.

“Qarman lähettää tietonsa tutkijoille kaupallisen Iridium -satelliittipuhelinverkoston kautta”, selittää Roger Walker, joka koordinoi ESAn nanosatelliiteissa käytettävää tekniikkaa.

“Olemme täällä ESTECin radiotutkimushallissa siksi, koska haluamme varmistaa sen, että satelliitissa tietoa lähettävien antennien vieressä olevat piikarbidilevyt eivät häiritse tietojen lähettämistä satelliitin näkökentässä oleviin Iridium-satelliitteihin."

Suurin osa Qarmanin sensoreista sijaitsee satelliitin tylpässä nokassa, jota suojaa yllättäen korkista tehty lämpökilpi. Todennäköisesti satelliitti tulee selviämään ainakin osittain kitkakuumennuksesta, mutta todennäköisimmin sen vähät jäänteet molskahtavat mereen. Siksi tietojen saaminen satelliittipuhelinverkon kautta on hyvin tärkeää.

QB50 logo​Qarman on tarkoitus laukaista ensi vuonna kansainväliselle avaruusasemalle yhdessä EU:n osittain rahoittaman QB50-satelliittiparven mukana. Myös suomalainen Aalto-2 -satellitti on eräs parven satelliiteista. Aalto-yliopiston valmistaman Aalto-2:n tehtävänä on tehdä mittauksia ilmakehästä ja siten se tukee osaltaan Qarmanin tehtävää – ja päinvastoin.

Otsikkokuvassa Qarman-satelliitti on tukimaston päässä sijoitettuna ESTECin Hertz-nimisen koetilan sisälle. Sen päässä on sininen muovinen risti, joka on paikallaan vain kokeen aikana; avaruudessa sen alla olevan paneelit ovat avoinna ilman tukea.

Hertz viittaa luonnollisesti saksalaiseen radiofysiikan uranuurtajaan Heinrich Hertziin, mutta tulee myös sanoista Hybrid European RF antenna Test Zone, eli "eurooppalainen RF-alueen antennien monikäyttöinen testialue". 

Tilan seinät on päällystetty sinisillä, vaahtomuovista tehdyillä ja erikoispäällystetyillä pyramideilla, jotka eivät heijasta radiosäteilyä lainkaan takaisin ja siten niiden avulla kammiossa oleva radiolähde toimii kuin tyhjässä avaruudessa.