satelliitti

Loppuvuoden satelliittilaukaisubakkanaali on meneillään

Pe, 12/14/2018 - 18:35 Jari Mäkinen

Kuten yleensä, satelliittien laukaisijat koettavat saada vuoden viimeiset raketit matkaan seuraavien viikkojen aikana. Ruuhka rakettirintamalla päättää ennätyksellisen vuoden 2018, jonka aikana tapahtui suhteessa ennätyksellisen vähän laukaisuonnettomuuksia.

Tähän mennessä tänä vuonna on tehty 105 kantorakettilaukaisua ympäri maailman; 36 Kiinasta, 30 Yhdysvalloista, 17 Venäjältä, 8 eurooppalaisin raketein Etelä-Amerikassa olevasta Kouroun avaruuskeskuksesta, kuusi Intiasta, kuusi Japanista ja lisäksi kaksi Uudesta Seelannista.

Vuoden loppuun on suunnitteilla vielä 12 lentoa, joista tosin osa varmasti lykkääntyy ensi vuoden puolelle. Joka tapauksessa laukaisuvalmiina ovat raketit Uudessa Seelannissa, Yhdysvalloissa, Kiinassa, Intiassa, Kouroun avaruuskeskuksessa ja Venäjällä.

Jo ilman näitä tulossa olevia laukaisuita on tästä vuodesta tulossa eräs aktiivisimmista avaruusvuosista. Vuonna 2017 laukaisuita oli 90 ja edeltävänä vuonna 85. Edellinen ennätys viime ajoilta on vuodelta 2014, jolloin tehtiin 92 laukaisua. Kylmän sodan aikaisia ennätyksiä ei kuitenkaan olla vielä rikkomassa, sillä vuosina 1964 – 1990 laukaisuita tehtiin vuodella yli sata, parhaimmillaan 139 (vuonna 1967).

Laukaistujen satelliittien määrässä viime vuodet ovat olleet kuitenkin kaikkien aikojen vilkkaimpia. Tänä vuonna tähän mennessä avaruuteen on laukaistu 511 satelliittia (joista neljä suomalaista) ja nähtävästi lopulta tähän tulee laskea ainakin 40 satelliittia lisää. Viime vuonna luku oli 513, sitä edeltävänä 308 ja vuonna 2015 335.

Suurin syy satelliittimäärän roimaan kasvuun ovat nanosatelliitit, sellaiset kuin Aalto-1, Suomi 100 ja Reaktor Hello World, sekä satelliittien kimppakyydit, jotka kuskaavat suuren määrän näitä kerralla avaruuteen. Ennätys tässä on intialaisilla, jotka laukaisivat 104 satelliitti yhdellä raketilla vuonna 2017. Lähivuosina tahdin oletetaan vain kiihtyvän – ja vähitellen satelliittien suuri määrä alkaa tuottaa harmaita hiuksia, sillä lähiavaruus on pian kuhisemassa pieniä, ohjauskyvyttömiä satelliitteja.

Suurin osa nanosatelliiteista putoaa parin vuoden päästä laukaisustaan luonnollisesti ilmakehään ja tuhoutuvat siinnä, mutta lähiaikoina niitä ollaan lähettämässä ylös paljon enemmän kuin niitä tulee sieltä alas.

Tänä vuonna on tapahtunut muutamia kiinnostavia asioita

Vuoden kiinnostavin tulokas on Rocket Lab -yhtiön pieni kantoraketti nimeltä Electron. Se on tarkoitettu pienten satelliittien laukaisuun ja esimerkiksi suomalaisen tutkasatelliittiyhtiö Iceyen seuraava satelliitti Iceye-X3 on näillä näkymin saamassa sellaisella kyydin avaruuteen ensi vuoden alussa.

Raketti on ensimmäinen rutiinikäyttöön tulleista pienistä raketeista. Vastaavia on kehitteillä muuallakin, sillä pienten satelliittien määrän lisääntyessä on juuri tällaisille laukaisuille paljon kysyntää. Isommilla kantoraketeilla nano- ja mikrosatelliitit ovat aina isompien satelliittien kyljessä olevia kyytiläisiä, jotka joutuvat usein odottelemaan ihan turhaan. Pienemmillä raketeilla operointi on suoraviivaisempaa ja ja kätevämpää.

Electron on tehnyt tänä vuonna jo kaksi lentoa ja kolmas laukaisu on vuorossa ihan lähipäivinä. Niitä lähetetään Uudessa Seelannissa olevalta laukaisualustalta, joten yllättäen uusiseelantilaisista on tullut avaruusvaltion asukkaita.

Isoille, perinteisille raketeille on luonnollisesti tulevaisuudessakin käyttöä ja kysyntää on myös nykyistä suuremmille raketeille. Kulunut vuosi näki myös yhden tällaisen ensilennon: SpaceX:n Falcon Heavy lensi ensimmäisen kerran tammikuussa ja sinkosi tällä koelennollaan näyttävästi Tesla Roadster -urheiluauton Aurinkoa kiertämään.

Tälle ikään kuin kolmesta Falcon 9 -raketista kootulle kantoraketille on tulossa vielä muutamia lentoja, mutta SpaceX on muuttanut viime aikoina suunnitelmiaan sen käytöstä siten, että vastaisuudessa suurin osa Heavylle aiotuista laukaisuista aiotaan tehdä tulossa olevalla BFR-raketilla. Siitä kuullaan varmasti paljon ensi vuonna, kun sen testaaminen alkaa.

Tänä vuonna tapahtui pitkästä aikaa ensimmäinen onnettomuus miehitetylle avaruusalukselle. Lokakuussa kohti avaruusasemaa laukaisu Sojuz joutui keskeyttämään lentonsa rakettiin tulleen vian vuoksi ja sen miehistö palasi turvallisesti, mutta epämukavasti takaisin alas laskuvarjolla vain lyhyen lennon jälkeen. Kyydissä olleet Nasan astronautti Nick Hague ja venäläinen kosmonautti Aleksei Ovchinin pääsevät koittamaan uudelleen lentoa ensi vuonna.

Tämän Sojuz-onnettomuuden lisäksi vuonna 2018 tapahtui (ainakin tähän mennessä) vain yksi muu laukaisuonnettomuus: kiinalaisen yksityisen LandSpace -yhtiön uusi pieni kantoraketti ZhuQue-1 epäonnistui koelennollaan lokakuussa ja sen kyydissä ollut Weilai 1 -satelliitti ei päässyt radalleen. Tästä raketista varmasti kuullaan vielä lisää.

Lisäksi tänä vuonna tapahtui harvinainen ja omituinen häiriö eurooppalaiselle Ariane 5:lle. Tammikuussa laukaisu raketti rynnisti ohjelmoinnissa tapahtuneen inhimillisen virheen vuoksi aivan toiselle radalle kuin suunniteltiin: SES-14/GOLD -tietoliikennesatelliitin piti mennä päiväntasaajan päälle geostarionaariradalle, mutta Ariane lähti viemään sitä radalle, jonka kallistuskulma päiväntasaajan suhteen oli 20,6°.

Lennolla tapahtunut toinen häiriö oli itse asiassa onnekas, sillä näin suuren ratamuutoksen olisi pitänyt käynnistää raketin automaattisen tuhoamisen, mutta näin ei käynyt. Sen sijaan satelliitti pääsi avaruuteen ja se onnistuttiin ohjaamaan lopulta oikealle paikalleen. Tähän kuitenkin kului paljon polttoainetta, minkä vuoksi satelliitin elinikä on paljon suunniteltua lyhyempi.

Video: Näin laitettiin Suomi 100 -satelliitti avaruuslaatikkoon

Olemme seuranneet Tiedetuubissa monenlaisten satelliittien tekemistä ja laukaisuvalmisteluita. Toiset satelliiteista ovat suuria, mutta osa on ollut myös kovin pieniä, mutta mikään ei ole ollut näin tiukka, pieni paketti huipputekniikkaa kuin on vain 10 cm kanttiinsa oleva Suomi 100 -satelliitti. Se on nyt menossa viimein kohti laukaisupaikkaa Yhdysvalloissa.


Suomi 100 -satelliitti on viime vuonna olleen Suomen satavuotisjuhlan nimikkosatelliitti, joka oli tarkoitus laukaista Maata kiertämään juhlavuoden 2017 aikana. Vaikka satelliitti olikin valmis hyvissä ajoin, kyyti taivaalle tökki: intialaisen PSLV-raketin elokuussa tapahtunut onnettomuus sotki suunnitelmat ja lykkäsi laukaisua koko ajan eteenpäin tämänkin vuoden puolella. Niinpä kesällä Aalto-yliopisto ja laukaisuvälittäjä tutkivat mahdollisuuksia saada satelliitti nopeammin ja varmemmin matkaan.

Avuksi löydettiin SpaceX -yhtiön Falcon 9. Spaceflight Industries aikoo käyttää sellaista ainakin kerran vuodessa pikkusatelliittien kimppakyyteihin, ja ensimmäinen tällainen tapahtuu nyt marraskuussa. Suomi 100 -satelliitti sai paikan tältä lennolta.

Sen jälkeen, kun paikka varmistui kesällä, aloitettiin satelliitin valmistelu matkaan – taas kerran. Laukaisua suunniteltiin alun perin täksi syyskuuksi, mutta aikataulu on sittemmin taas kerran venynyt, mutta nyt tilanne on jo niin varma, että satelliitti pyydettiin toimittamaan eteenpäin 12. syyskuuta.

Ja niin Aallon satelliittitiimi teki viimeiset testit, pakkasi satelliitin ja lähti kohti Alankomaita 11. syyskuuta..

Tuolloin hanketta vetävä professori Esa Kallio heitti satelliitille hyvästit ja katsoi, miten kolmihenkinen ryhmä lähti satelliitti mukanaan kohti Hollantia. Kuljetus Alankomaihin tapahtui arkisesti ensin taksilla, sitten Finnairin vuorokoneella Amsterdamin lentoasemalle ja sieltä edelleen junalla Delftiin.


Satelliitin kuljetus nähtävästi on muodostunut jo rutiininomaiseksi toimeksi, sillä erikoislupien saaminen satelliitin kuljettamista varten kävi käden käänteessä: harvinaislaatuisen lastin tulemisesta lennolle sovittiin etukäteen niin lentoasemaa ylläpitävän Finavian kuin Finnairinkin kanssa. Kyseessä oli jo järjestyksessä neljäs Suomesta samalla tavalla hollantilaiselle Innovative Solutions in Space -laukaisuvälittäjälle viety satelliitti.

Aiemmat ovat olleet Aalto-yliopiston satelliitit Aalto-1 ja Aalto-2, ja kolmas oli Reaktor Space Labin Hello World.

Lentoaseman turvatarkastuksessa satelliitti läpivalaistaan periaatteessa normaalisti, mutta se pidetään suojaavan laatikon sisällä. Lentokoneessa satelliitti kulkee lattialla kuljetuslaatikossaan, paikoilleen kiinnitettynä.

Laatikkomaiseen laukaisusovittimeen mahtuu kaikkiaan 12 yhden Cubesat-standardin perusyksikön mukaista satelliittia, joskin tähän sovittimeen laitettiin kuusi yhden yksikön satelliittia sekä yksi satelliitti, joka on kooltaan kuusi yksikköä. Kolme satelliittia, jotka käyttävät yhden kolmen satelliitin osan, laitettiin paikoilleen samana päivänä.

Kaksi muuta satelliittia tulivat Jordaniasta ja Kazakstanista.

Ensin jokainen satelliitti tarkistettiin vielä kerran, sitten niiden yhteensopivuus keskenään varmistettiin, ja lopulta yksinkertaisesti satelliitit laitettiin yksitellen laukaisusovittimen sisään. Suomi 100 on kolmikon keskimmäisenä, mikä on oikein hyvä paikka.

Koska kaikki tehtiin huolellisesti ja koko ajan tarkistaen, kului satelliittien asentamiseen paikoilleen lähes koko työpäivä. Suomi 100 -satelliitti oli paikallaan noin klo 16 paikallista aikaa, jolloin tiimi heitti sille hyvästit. Nyt satelliitille ei enää voi tehdä mitään, vaan voimme vain toivoa parasta ja luottaa siihen, että laukaisuvälittäjä kuljettaa sen turvallisesti Yhdysvaltoihin ja SpaceX nostaa luotettavasti avaruuteen.

Päivän päätteeksi paikalla ollut nelikko, eli Arno Alho, Antti Kestilä, Petri Koskimaa ja Hollannissa mukaan joukkoon liittynyt Jari Mäkinen ottivat hyvin ansaitut oluset.

HUOM! Videota katsoessa kannattaa muistaa, että videota on nopeutettu ja siitä on leikattu odottelua pois välistä. Lisäksi kannattaa huomata, että laitteet eivät ole leluja, vaan toimivia, avaruuteen lentovalmiita satelliitteja!

*

Jari Mäkinen on Tiedetuubin päätoimittaja ja myös mukana Suomi 100 -satelliittihankkeessa. Hän on kirjoittanut tämän jutun, tehnyt videon ja ottanut kuvat alun perin Suomi 100 -satelliitin nettisivuille. Juttua on Tiedetuubia varten hieman muokattu.

Aeolus lähti tuulia tutkimaan

Maapallon tuulia kartoittava satelliitti Aeolus laukaistiin onnistuneesti avaruuteen viime yönä klo 00.20 Suomen aikaa.

 

Kouroun avaruuskeskuksesta lähetetty Vega-kantoraketti nosti 1360 kg massaltaan olleen Aeolus-satelliitin noin 320 kilometrin korkeudessa olevalle radalle maapallon ympärillä. Siellä satelliitti aloitti saman tien toimintansa ja oli yhteydessä ensin Etelämantereella Troll-tutkimusasemalla olevaan maa-asemaan klo 1.30 Suomen aikaa.

Nyt aluksi sen kaikki systeemit käydään läpi ja tuulien kartoittamisessa käytettävä laserlaitteisto käynnistetään vasta vähän ajan kuluttua.

Kiinteällä polttoaineella toimiva kevyt Vega nousi matkaan nopeasti ja suhahti vain muutamassa sekunnissa ylös taivaalle iltahämyisestä avaruuskeskuksesta. Kyseessä oli Vegan 12 lento; kaikki laukaisut tähän mennessä ovat sujuneet ongelmitta.

Aeolus on saanut nimensä Kreikan mytologian tuulten jumalalta ja se on viides Euroopan avaruusjärjestön niin sanotuista Earth Explorers -satelliiteista, jotka tutkivat eri maapallon ilmiöitä. Aiemmat ovat Maan painovoimakenttää mitannut, jo toimintansa lopettanut GOCE, Maan vesikiertoa ja merten suolaisuutta mittaava SMOS, jäätiköitä kartoittava CryoSat sekä Maan magneettikenttää mittaava Swarm.

Aeolus on suomalaisittain kiinnostava ennen kaikkea siksi, että sen lidar-laitteiston suuri 1,5 metriä halkaisijaltaan oleva peili on hiottu Tuorlan observatorion alueella Turun lähellä olevassa Opteon Oy:ssä. Satelliitin "sähkökaapin", aurinkopaneeleista eri systeemeille jakavan laitteiston, on tehnyt RUAG Space Finland Oy Tampereella; yhtiö valmisti myös signaalikäsittely-yksikön laserlaitteistoon.

Lisätietoja satelliitista ja sen tehtävästä on alla olevissa jutuissa.

Maapallo laserpommituksen kohteena

Ke, 08/22/2018 - 20:27 Jari Mäkinen
ICESat-2 avaruudessa

Ensi yönä Suomen aikaa laukaistaan avaruuteen Euroopan avaruusjärjestön Aeolus -tuulitutkimussatelliitti ja ensi kuussa lähtee kiertoradalle Nasan ICESat-2. Yhteistä molemmille laitteille on se, että ne tulevat sinkoamaan alas kohti maapalloa lasersäteitä.

Heti alkuun on parasta sanoa, että lasersäteet eivät ole niin voimakkaita, että niistä olisi meille haittaa.

Mutta heti perään kannattaa todeta, että esimerkiksi Aeoluksen lasereita on säädetty ihan tarkoituksella siten, että vahingossa suoraan kohti satelliittia katsoessa täällä Maan pinnalla ei siitä tulisi haittaa silmille. Ultraviolettilaser kun vaurioittaa helposti silmää, etenkin kun emme itse tunne lainkaan sitä, kun valo saa aikaan vaurioita silmässä. Niinpä laserien teho on laskettu juuri parhaaksi mahdolliseksi, mutta samalla kenties jopa "liian" turvalliseksi.

Aeolus ei kuitenkaan ole ainoa satelliitti, joka ampuu alas kohti Maata laservaloa.

Sellaisia on jo nyt, mutta Aeolus tulee olemaan aivan omassa luokassaan – kuten myös Nasan uusi ICESat-2 (Ice, Cloud and land Elevation Satellite-2). Se on periaatteeltaan hieman samanlainen kuin Euroopan avaruusjärjestön jo avaruudessa oleva Cryosat, paitsi että radioaaltojen sijaan se käyttää laseria korkeuden mittaamiseen.

Olennaista on juuri korkeuden mittaaminen: kun tarkka satelliitin ja pinnan välinen etäisyys tiedetään, voidaan laskea varsin yksinkertaisesti esimerkiksi jäätiköiden paksuuksia sekä tahtia, kuinka nopeasti paksuus muuttuu.

Kuten nimi antaa ymmärtää, voi satelliitti havaita myös pilviä, meren pinnan korkeutta sekä kiinteän maan pinnan korkeuksia. Tiedoilla on erittäin suoraa käyttöä mm. ilmastonmuutoksen seurannassa.

ICESat-2:n laserlaite ampuu kohti Maata 10 000 pulssia sekunnissa. Osa valosta heijastuu takaisin ja satelliitin herkkä kamera pystyy ottamaan valoa vastaan. Kun laite toimii tutkan tapaan, voidaan tuloksesta laskea satelliitin sijaintitietojen ja asennon mukaan tarkka korkeustieto.

Ylhäällä avaruudessa on jo nyt useita satelliitteja, jotka ovat käyttäneet tai käyttävät laseria joko tiedon siirtoon tai Maan tutkimiseen. Yksi niistä oli ensimmäinen ICESat-2 -satelliitti, joka toimi vuodesta 2003 vuoteen 2009. Sen työtä on jatkanut IceBridge, joka laukaistiin avaruuteen vuonna 2009 ja joka toimii edelleen. Uusi lasertutkakorkeusmittarisatelliitti on siis jatkoa tälle tutkimukselle.

Aeolus ei tule kiinnittämään niinkään huomiota korkeuksiin, vaan ilmakehässä olevien hiukkasten liikkeisiin maanpinnan ja 30 kilometrin korkeuden välissä. Hiukkasten liikkeiden avulla voidaan nimittäin katsoa miten tuuli puhaltaa eri korkeuksilla.

Kreikan mytologian tuulten jumalalta nimensä saanut Aeolus on varustettu Suomessa hiotulla 1,5-metrisellä peilillä.


Aeolus laukaistaan avaruuteen Vega-kantoraketilla Kouroun avaruuskeskuksesta ensi yönä, eli 23.8. klo 00.20 Suomen kesäaikaa – jos kaikki sujuu suunnitelman mukaan. Laukaisua voi katsoa suorana täällä: www.esa.int/Our_Activities/Observing_the_Earth/Aeolus/Watch_Aeolus_launch_live

ICESat-2 puolestaan lähetetään matkaan Delta II -kantoraketilla Kaliforniasta Vandenbergin lentotukikohdasta syyskuun 12. päivänä, siis noin kolmen viikon päästä.

Laittomia satelliitteja avaruudessa

Amerikkalainen avaruusalan start-up -yhtiö on lähettänyt avaruuteen nähtävästi määräysten vastaisia, mahdollisesti vaarallisia satelliitteja. Kyseessä on ensimmäinen kerta, kun näin pääsee käymään – mutta varmasti ei viimeinen. Samalla tapaus herättää kysymyksiä siitä, kuinka pieniksi satelliitit voidaan tehdä.

Swarm Technologies -yhtiö lähetti viime tammikuussa intialaiskantoraketilla avaruuteen neljä pientä Space Bees -nimistä satelliittia (kuva yllä). Kyseessä oli sama laukaisu, joka vei suomalaisen Iceye X1:n avaruuteen, joskaan suomalaissatelliitilla ei ole mitään tekoa tämän tapauksen kanssa.

Tai tietyssä mielessä on: ennen tämän vuoden alkua ei Suomessa ollut avaruuslakia. Siten suomalaisyhtiöt ja -tutkimuslaitokset - tai jopa yksityiset ihmiset – olisivat voineet periaatteessa lähettää avaruuteen melkeinpä mitä vain, kunhan niiden käyttämälle radioyhteydelle oli tarvittavat luvat ja laite täytti laukaisijan satelliiteille asettamat kriteerit.

Noilla kriteereillä lähinnä varmistetaan se, ettei satelliitista ole vaaraa raketille tai muille samalla kyydillä lentäville satelliiteille.

Virallinen Suomi oli täysin valmistautumaton satelliittiaikaan, ja siksi Aalto-1:n lähettämisen tönäisemänä Suomelle tehtiin pikavauhtia oma avaruuslaki.

Vaikka laki tehtiin nopeasti, tuli siitä varsin hyvä, ja verrattuna moniin vanhoihin avaruusmaihin on meidän lakimme sovitettu paremmin uuteen piensatelliittiaikaan sekä avaruuden kaupalliseen käyttöön.

Avaruuslain myötä jokainen suomalainen satelliitin lähettäjä joutuu anomaan lupaa avaruustoimintaan. Syynä tähän on se, että jos saa aikaan avaruudessa haittaa tai putoaa taivaalta jonkun päähän, on viimeisessä vastuussa kansainvälisen määräysten mukaan Suomen valtio.

Avaruustoiminnalla tarkoitetaan "avaruusesineen lähettämistä avaruuteen, avaruusesineen operointia ja muuta määräysvaltaa siihen avaruudessa sekä avaruusesineen palauttamista ja palautumista Maahan. Avaruusesineitä ovat esimerkiksi satelliitit, luotaimet ja kantoraketit."

Lupaa vaatii myös se, jos "avaruusesineen lähettämisen tai operoinnin" hankkii ulkopuoliselta palveluntarjoajalta.

Jos siis harkitset oman satelliitin lähettämistä tai sellaisen laukaisupalvelun ostamista joltain muulta, niin katso ensin avaruustoiminnasta vastaavan Työ- ja elinkeinoministeriön Avaruustoimintalupa-sivua netissä, koska siellä on tiivistettynä se kaikki, mitä avaruustoiminnasta annetussa laissa (63/2018) ja työ- ja elinkeinoministeriön asetuksessa avaruustoiminnasta kerrotaan.

"Lupa on siis haettava etukäteen TEM:ltä", kertoo lain valmistelija Maija Lönnqvist ministeriöstä. 

"Luvan edellytyksenä on, että toiminnanharjoittajalla on tekniset ja taloudelliset edellytykset suunnittelemaansa avaruustoimintaan, toiminta on riittävän turvallista, avaruusromun syntymistä ja vahingollisia ympäristövaikutuksia vältetään, toiminta on Suomen ulkopoliittisten intressien mukaista ja tarvittaessa vakuutus sekä Kansainvälisen  ja vientiluvat on kunnossa."
 
Käytännössä ministeriöön tulee toimittaa kirjallinen, vapaamuotoinen lupahakemus viimeistään kuusi kuukautta ennen avaruusesineen suunniteltua laukaisua tai kolme kuukautta ennen kiertoradalla olevan avaruusesineen hankkimista. Ennen luvan hakemista tosin kannattaa olla jo yhteydessä ministeriöön, sillä ainakin toistaiseksi satelliittien lähettämiset ovat sen verran harvinaisia tapauksia Suomessa, että ne kannattaa valmistella hyvin.

TEM pitää yllä myös kansallista avaruusesineiden rekisteriä, mikä nyt näyttää varsin jännältä:

Tiedetuubin klubi Aalto-yliopiston satelliittilaboratoriossa

Tiedetuubin klubi vieraili keskiviikkona 31. tammikuuta Aalto-yliopiston satelliittilaboratoriossa. Parituntisen kierroksen aikana käytiin puhdastilassa katsomassa Suomi 100 -satelliittia sekä Aalto-1:n maa-asemalla, missä kuultiin myös satelliitin piitistystä suoraan avaruudesta.

 

Suomen meneillään oleva satelliittiboomi sai alkunsa Aalto-yliopistosta. 

Aalto-1 -kuutiosatelliitti toimi herättäjänä ja sai pian seuraajakseen paitsi Aalto-2 -hankkeen, niin myös kaksi spin-off -yhtiötä, Reactor Space Labin ja Iceyen. Iceye ennätti jo tammikuussa laukaisemaan oman – suuren! – satelliittinsa avaruuteen ja Reactor Space Lab seuraa perässä nyt keväällä.

Nyt Aallossa on laukaisuaan odottamassa yliopiston kolmas satelliitti, Suomi 100 -satelliitti. Sen oli tarkoitus päästä kiertoradalle satavuotisjuhlien kunniaksi, mutta kantorakettiongelmien vuoksi näin ei tapahtunut. Näillä näkymin satelliitti pääsee matkaan maalis-huhtikuussa. 

Hyvä puoli viivytyksestä on ollut se, että satelliittia on ennätetty testaamaan perinpohjaisesti ja sen ohjelmistoja on pystytty parantelemaan.

Ja hyväksi puoleksi voinee laskea myös sen, että satelliitti oli paikalla puhdastilassa, kun klubi pääsi käymään siellä. Saatoimme siis ihmetellä Petri Koskimaan ystävällisellä avulla hyvin lähietäisyydeltä ja konkreettisesti sitä, mistä on pieni satelliitti tehty ja miten.

Satelliittilaboratorion puhdastilavaatteiden riisumisen jälkeen klubi suuntasi TUAS-talon yläkerrassa olevan saunaosaston suuntaan: Aalto-1:n maa-asema sijaitsee siellä katon rajassa, koska antenneista tulevien piuhojen on hyvä olla mahdollisimman lyhyitä ja ongematilanteiden vuoksi pääsy antenneille on vastaanotinhuoneesta helppo.

Saavuimme paikalle juuri sopivaan aikaan, sillä Aalto-1 oli horisontin yläpuolella. Se oli niin matalalla pohjoisella taivaalla, ettei Petri Niemelä viitsinyt olla siihen varta vasten yhteydessä. Kun satelliitin rata ei vie sitä kohtalaisen korkealle taivaalla Otaniemen näkökulmasta, on ylilento paitsi lyhyt, niin myös ilmakehästä tulevat häiriöt yhteydessä ovat suurempia. 

Nyt saatoimme kuitenkin kääntää antennin kohti metsän päällä vipeltänyttä satelliittia ja kuulla sen kantoaallon morsetuksen. Petri selitti lisäksi hyvin konkreettisesti, miten satelliittiin ollaan yhteydessä, miten sitä ohjataan ja kuinka sen tietoja otetaan vastaan. 

Maa-aseman vastaanotinhuone oli hieman sekavassa kunnossa, mikä on itse asiassa selvä viesti siitä, että siellä tehdään hommia. Nyt Suomi 100 -satelliittia varten ollaan tekemässä uutta vastaanotinta – paitsi satelliittien rakentaminen, myös kaikki niihin liittyvät tehtävät (kuten maa-asema ja yhteydenpito) ovat myös opetuksellisia tehtäviä. Paras tapa oppia maa-asemankin toiminnan periaatteet on tehdä sellainen itse ja käyttää sitä.

"Se, että voin tänään olla täällä maa-asemalla purkamassa antennin ohjaussähkömoottorien koneistoa kädet rasvassa ja huomenna olla laboratorion puhdastilassa tekemässä mikroskoopin alla herkän komponentin juottamista, on ehdottomasti parasta näissä satelliittihankkeissa", totesi Petri takaisin alakertaa kävellessämme.

"Ainakin tässä pioneerivaiheessa tämä laaja-alaisuus on mielestäni upeaa!"

*

Seuraava Tiedetuubin klubin vierailu tapahtuu helmikuussa ja se tapahtuu Genevessä. Käymme 15.2. vierailulla Euroopan hiukkastutkimuskeskus CERNissä. Kaikki paikat käynnille on valitettavasti jo varattu.

Aurinkotuuli pommittaa satelliitteja ikävillä hiukkasilla

Pe, 12/15/2017 - 11:41 Toimitus
GOES-R -satelliitti geostationaarisella kiertoradalla

Auringosta koko ajan poispäin virtaava varattujen hiukkasten vuo, niin sanottu aurinkotuuli, vaikuttaa myös Maata kiertäviin satelliitteihin. Tässä ei ole mitään uutta, mutta suomalaistutkimus tuo nyt lisätietoa siihen, miten hiukkasvirtaa voidaan ennustaa paremmin.

Useat satelliitit ovat geostationaarisella radalla noin 36 000 kilometrin korkeudessa päiväntasaajan päällä, jolloin ne kiertävät maapalloa samaan tahtiin kuin Maa pyörii. Siksi ne näyttävät pysyvän koko ajan paikallaan täältä alhaalta katsottuna.

Rata on kätevä, mutta samalla hieman hankala siksi, että se sijaitsee lähellä planeettaamme ympäröiviä säteilyvöitä.

Avaruusmyrskyt ja aurinkotuuli vaikuttavat maapallon magneettikehään ja siinö oleviin varattuihin hiukkasiin suoraan sekä useiden monimutkaisten kytkentöjen kautta.

Elekronit ovat eräitä näitä varattuja hiukkasia. Ne kiertävät magneettikehässä maapalloa vastapäivään ja tietyillä energioilla aiheuttavat satelliittien pintamateriaalien sähköistä varautumista, joka voi johtaa oikosulkuihin tai olla muuten satelliiteille haitallista.

Näiden elektronien käyttäytymistä Ilmatieteen laitoksella on tutkittu osana EU:n rahoittamaa kansainvälistä SPACESTORM-hanketta.

"Aurinkotuuli syöttää uusia hiukkasia Maan magneettikehään ja kun niitä on paljon aurinkomyrskyjen aikaan säteilyvyöhykkeillä olevat satelliitit ovat vaarassa. Tässä tutkitut elektronit ovat pääsyyllinen sähköhäiriöihin satelliiteissa", tutkija Ilkka Sillanpää toteaa.

Mittausanalyysin tulosten perusteella voitiin laatia satelliiteille haitallista elektronivuota geostatio­naa­risella radalla ennustava empiirinen malli.

Mallia tullaan hyödyntämään satelliittien häiriöllisten avaruusmyrskyjen yhteydessä ja mm. yhdessä Ilmatieteen laitoksella kehitetyn säteilyvöiden reaaliaikaisen hiukkas­simulaatiomalli IMPTAMin kanssa. Alla on kuva maapallon säteilyvöistä mallin mukaan tältä aamulta.

Yhdysvaltalainen GOES-13 -sääsatelliitti on varustettu myös monilla avaruussään havaitsemiseen erikoistuneilla mittalaitteilla ja se on tutkinut näillä Maan magneettikehän hiukkasympäristöä vuodesta 2010 alkaen.

Sillanpään tuoreessa, Space Weather -tiedelehdessä julkaisussa tutkimuksessa satelliitin elektronimittaukset energia-alueella 30 – 200 keV on yhdistetty sen hetkisiin auringontuulimittauksiin. Selviä yhteyksiä aurinkotuulen suureiden ja geostationaarisen radan elektronivuon välillä löydettiin.

Erityisesti aurinkotuulen nopeutuminen kohottaa elektronivuota koko radalla. Myös etelän suuntainen aurinkotuulen magneettikenttä nostaa keskimääräistä elektronivuota, mutta vain osassa rataa esimerkiksi elektroneilla, joiden energia on 40 keV, vain satelliitin ollessa maapallon aamupuolella.

Tarkemmassa tilastollisessa analyysissa todettiin aurinkotuulen vaikutuksen olevan voimakkain geostationaarisen radan elektronivuohon kaksi tuntia aiemmin Maan ohittaneen aurinkotuulen kanssa.

Ilkka SillanpääIlkka Sillanpää oli vuonna 2015 mukana Tiedetuubin @suoranalabrasta -projektissa, missä tutkijat esittelevät viikon ajan työtään twitter-viestein. Hänen kertomuksensa on luettavissa täällä.

Video: Suuri tietoliikennesatelliitti hajonnut osiin

Jotain omituista tapahtui 17. kesäkuuta Maata noin 36 000 kilometrin korkeudessa olevalla geostationaarisella kiertoradalla.

Suurin osa tietoliikennesatelliiteista on tällä radalla, koska siellä kiertoaika Maan ympäri on täsmälleen sama kuin maapallon pyörähdysaika, joten siellä oleva satelliitti näyttää pysyvän paikallaan taivaalla täältä alhaalta katsottaessa.

Eräs suurimmista tietoliikennesatelliittioperaattoreista on Luxemburgissa päämajaansa pitävä SES, jolla on yli 50 satelliittia hallittavanaan (myös muualla kuin geostationaarisella radalla).

Yhdelle näistä tapahtui toistaiseksi tuntematon onnettomuus kesäkuun 17. päivänä: yhteys Yhdysvaltoja ja Meksikoa palvelevaan AMC-9 -satelliittiin menetettiin, sen havaittiin pyörivän ja siirtyvän pois paikaltaan, minkä lisäksi se näytti hajonneen osiin. Yllä oleva video on kuvattu heti tapauksen jälkeen, ja se näyttää selvästi miten epänormaalisti pyörivästä satelliitista (sen vilkkuu) irtaantuu osia.

Satelliitti perustuu hyvin luotettavaan ja yleisesti käytössä olevaan Alcatel-yhtiön Spacebus-3000 -pohjaan, joka on käytössä yli 30 tietoliikennesatelliitissa.

Syy tapahtumaan ei ole vielä selvillä, mutta päävaihtoehtoja on kaksi: joko satelliittiin on törmännyt jokin kappale, luonnollinen tai avaruusromun palanen, tai sitten sen polttoainesäiliö on pamahtanut.

Aivan raato satelliitti ei kuitenkaan ole, sillä SES kertoi saaneensa viime viikonloppuna yhteyden satelliittiin. Vaikka sitä tuskin enää saadaan käyttökuntoon, on mahdollista, että se saadaan näin hivutettua turvalliselle etäisyydelle geostationaariradasta. Irronneille ainakin kahdelle kappaleille ei luonnollisestikaan voi tehdä mitään, joskin tämänhetkisen arvion mukaan niistä ei ole ainakaan välitöntä vaaraa muille satelliiteille.

SES-yhtiölle tapaus on merkittävä taloudellisesti ja operationaalisesti, sillä se joutuu nyt korvaamaan kapasiteetin muilla satelliiteillaan siihen saakka, kunnes taivaalle saadaan tämän satelliitin korvaaja.

SES10

Pikkusatelliitteja lähetetään nyt yhtenään – tuleeko taivaalle ruuhkaa?

Pienet nanosatelliitit ovat nyt pop ja kuuminta hottia avaruusalalla.

Monet yhtiöt suunnittelevat laukaisevansa avaruuteen sadoista satelliiteista koostuvia parvia, jotka pystyvät kuvaamaan, mittaamaan ja tutkimaan maapalloa ennen näkemättömän hyvin. Esimerkiksi kalifornialainen Planet, entinen Planet Labs, on laskenut, että 150 pienen satelliitin avulla se pystyy kuvaamaan koko maapallon kerran vuorokaudessa. Ihan joka kolkkaa ei siis pystytä vielä katsomaan milloin vain, mutta vuorokauden sykli on on erinomaisen hyvä.

Planet olikin vahvasti mukana pari viikkoa sitten tehdyssä ennätyksellisessä satelliittilaukaisussa. Intialainen raketti vei helmikuun 14. päivänä avaruuteen kerralla 104 satelliittia yhdellä kerralla. Mukana PSLV-kantoraketissa oli yksi suurempi satelliitti, intialaisten oma kaukokartoitussatelliitti Cartosat-2, kun taas loput 103 satelliittia olivat pieniä nanosatelliitteja – ja niistä 88 oli Planetin uusimpia Dove-nimisiä satelliitteja. Kaikkiaan yhtiöllä on nyt 149 satelliittia avaruudessa.

Nuo satelliitit ovat kolmen yksikön cubesateja, eli kooltaan Aalto-1:n luokkaa, siis jotakuinkin 10 x 10 x 30 cm. Pienelläkin satelliitilla voi tehdä paljon, ja koska ne ovat edullisia, voidaan niitä tehdä saman tien kokonainen lauma.

Intian avaruustutkimusjärjestö ISRO julkaisi PSLV-rakettinsa mukana olleen kameran upeita kuvia siitä, miten satelliitit pullahtivat yksi kerrallaan avaruuteen.

Vaikka intialaiset pitävätkin hallussaan nyt ennätystä kerralla avaruuteen vietyjen satelliittien kohdalla, on massalaukaisuita ollut aikaisemminkin. Edellinen ennätys oli vuodelta 2014, jolloin venäläinen Dnepr-raketti nosti taivaalle 33 satelliittia. Muutamaa kuukautta aikaisemmin samanlainen raketti vei taivaalle jo kolmisenkymmentä satelliittia.

Nyt laukaisua odottaa Kansainväliselle avaruusasemalle lähetettävä Cygnus-avaruusrahtialus, jonka mukana lentää 36 cubesatia. Yksi näistä on Aalto-2, joka päässee siis maaliskuun 19. päivänä (tämänhetkisen suunnitelman mukaan) avaruuteen, mutta se vapautettaneen avaruusasemasta itsekseen lentämään vasta huhti-toukokuussa.

Myöhemmin tänä vuonna on myös luvassa lisää massalaukaisuita. Ensinnä Falcon 9 vie Kaliforniasta taivaalle kaukokartoitussatelliitin ohessa 34 satelliittia, mutta lennon aikataulusta ei ole tietoa. Laukaisua on lykätty moneen kertaan, joskin nyt lennon pitäisi olla seuraava Kaliforniasta tehtävä Falcon 9:n lento – kenties jo maaliskuussa, tosin todennäköisemmin huhtikuussa. 

Tällä lennolla on mukana Aalto-1, joka on kärsinyt suuresti lennon jatkuvasta myöhästymisestä.

Keväällä Baikonurista laukaistaan Sojuz-raketti, jonka kyydissä on 60 cubesatia. Näistä 48 on Planetin Flock-sarjan satelliitteja. Syksylle suunniteltu Falcon 9:n raskaan version lento kyytii myös koko joukon cubesateja mukanaan.