Suomen ensimmäinen omatekoinen satelliitti, Aalto-1, oli viime perjantaina historiansa tiukimmassa paikassa, kun sen alijärjestelmille tehtiin säteilytestejä Jyväskylän yliopiston kiihdytinlaboratoriossa.

Avaruudessa järjestelmät tulevat olemaan jatkuvasti auringon ja kosmisten säteiden aiheuttamassa säteilyssä, joten on tärkeää selvittää niiden toiminta ja kestävyys tässä ympäristössä.  

Jyväskylän kiihdytinlaboratorion RADEF-laitos (RADiation Effects Facility) on eräs parhaimmista paikoista Euroopassa avaruuselektroniikan säteilykeston testaamiseen, koska sen hiukkaskiihdyttimellä (otsikkokuvassa on sen protonitykki) voidaan tuottaa hyvin samanlaisia hiukkasia, joita avaruudessakin on; kyseessä ovat ns. hiukkascocktailit, joilla elektroniikkaa pommitetaan. Lisäksi laitoksessa on hyvät laitteet säteilyn vaikutusten mittaamiseen. Ei ihme, että se on eräs harvoista Euroopan avaruusjärjestön hyväksymistä testauspaikoista.

Aalto-1 -satelliittia tekevä Aalto-yliopiston teekkaritiimi oli ottanut mukaan testeihin satelliittiin tulevan säteilymonitorin, spektrikameran, keskustietokoneen sekä aurinkosensorin ja muita asennonsäätöjärjestelmän osia. Järjestelmiä suihkutettiin suurenergisillä protoneilla ja selvitettiin minkälaisia vaikutuksia tällä on niiden toimintaan.

Säteilymonitori RADMON on peräisin Turun ja Helsingin yliopistoilta ja spektrikamera AaSI:n on tehnyt VTT.

"Kuten odotettavissa oli, järjestelmissä tapahtui mm. muistien korruptoitumista, tehonkulutuksen nousua", kertoo mukana testeissä ollut satelliitintekijä Tuomas Tikka.

"Osa järjestelmistä säteilytettiin rikkoutumiseen asti, jolloin saadun säteilyannoksen määrästä voidaan arvioida toiminta-aika kiertoradalla ja selvittää tarvitaanko kyseiselle järjestelmälle lisää säteilysuojausta. Myös toimintahäiriöihin osataan varautua paremmin jo järjestelmien suunnittelussa, kun häiriöiden todennäköisyydet ja tyypit tunnetaan. Esimerkiksi muisteille voidaan suorittaa virheenkorjausta."

Aalto-tiimiläisiä valvomossa

Ja sitten säteilyä, kiitos!

Suurin osa Aalto-1:n kaltaisista nanosatelliiteista käyttää tavanomaista elektroniikkaa, eikä niissä ole juurikaan erityisesti avaruuden olosuhteisiin tarkoitettuja osia. Näin satelliittien hinta saadaan pidettyä edullisena, mutta samalla säteilystä johtuvien vikojen riski on suuri.

Yleensä nanosatelliittiprojekteissa ei ole mahdollisuutta suorittaa säteilytestejä, mutta RADEF tarjosi aaltolaisille yhteistyötä satelliitin järjestelmien säteilytysten suorittamiseksi sopivan tilaisuuden tullen.

"Saimme peruutuspaikan säteilytesteihin parin viikon varoitusajalla, joten valmistelimme testiohjelmistot, testisuunnitelmat ja testilaitteiston valmiiksi juuri ajoissa kaikkien muiden kiireiden keskellä", toteaa Tikka.

"Motivaatio oli kuitenkin kova, koska harvemmin nanosatelliitti-tiimit pääsevät säteilytestejä tänne edes tekemään, vaan normaaleja asiakkaita ovat NASAn ja ESAn alihankkijat."

Niinpä Aalto-1:n järjestelmät, joita oli suunniteltu ja rakennettu huolella jo pitkän aikaa, olivat saamassa hyvinkin todennäköisesti tuhoisan säteilyannoksen. Se ei kuitenkaan satelliitin tekijöitä haitannut, koska kaikki ymmärsivät hyvin, että on parempi että ne hajoavat testeissä ennen laukaisua kuin vasta avaruudessa, jolloin niiden korjaamiseen ei voitaisi tehdä enää mitään.

"Seurasimme järjestelmien toimintaa tiiviisti etäyhteyden välityksellä testin aikana", selittää Tikka. "Valvomon seinän toisella puolella säteilytyskammiossa oli ihmiselle kuolettava määrä säteilyä ja myös järjestelmät osoittivat kärsivänsä."

Alla olevassa kuvassa ovat satelliitin aurinkosensori ja keskustietokone testikunnossa.

Aurinkosensori ja keskustietokone

Tikan mukaan tunnelma pysyi iloisena valvomossa myös virheilmoitusten ilmestyessä näytöille, sillä itse asiassa järjestelmät kestivät paljon paremmin kuin tavanomaiselle elektroniikalle on tyypillistä.

"Oli mielenkiintoista nähdä millä tavalla ja miten suuren säteilyannoksen jälkeen järjestelmä, jonka on itse suunnitellut, tuhoutuu."

Aalto-1:n tekeminen jatkuu nyt entistä vahvempana, koska satelliitti on jo nyt noussut säteilytestauksen ansiosta nanosatelliittien kärkikastiin. Järjestelmät osoittautuivat myös jo nyt varsin toimiviksi, sillä mikään alijärjestelmä ei hajonnut liian helposti.

"Jyväskylästä tarttui mukaamme paljon tärkeää testidataa ja säteilytestitietoa yleensäkin. Menemme varmasti vierailemaan kiihdytinlaboratorioon toistekin, jos vaan siihen vain tulee mahdollisuus!"

Olennaisin haaste tiimillä on nyt kuitenkin laukaisun löytäminen avaruuteen; Aalto-1 noussee taivaalle jonkun isomman satelliitin laukaisun ohessa, ja paikan saaminen tällaiselle lennolle on työn takana. Kuten paikka säteilytykseen, saattaa kyyti järjestyä yllättäen ja hyvin nopeastikin. Kenties jo loppuvuodesta?

Aalto-1:n testimalli Otaniemessä Aalto-yliopistossa.

Kuvat: Tuomas Tikka ja Aalto-1 -tiimi


Juttuja samasta aiheesta