Joulun alla kerroimme Solar Impulse 2 -sähkölentokoneesta ja valmisteilla olevasta maailmanympärilennosta. Tänään julkistettiin koneen lentoreitti, joka vie kahden valtameren ja neljän mantereen yli. Kuva on koneen viimekesäiseltä koelennolta.

Kone nousee siivilleen Abu Dhabista, Yhdistyneiden arabiemiirikuntien pääkaupungista helmi–maaliskuussa ja laskeutuu samaan paikkaan heinä–elokuussa. Matkan varrella koneen pilotit Bertrand Piccard ja André Borschberg tekevät kaikkiaan 12 välilaskua, joiden aikana järjestetään erilaisia tilaisuuksia ja tapahtumia sekä hankkeen itsensä että uusiutuvien energiamuotojen markkinoimiseksi.

Solar Impulse 2 -kone suuntaa Abu Dhabista kohti itää ja käy ennen Tyynenmeren ylitystä Omanin Masqatissa, Intian Ahmedabadissa ja Varanasissa, Myanmarin Mandalayssa sekä Kiinan Chongqingissa ja Nanjingissa. Piipahdettuaan Havaijilla lentokone jatkaa Yhdysvaltain halki.

SI2-kone tekee välilaskun Phoenixissa ja New Yorkissa, sekä matkan varrella keskilännessä, missä laskeutumispaikan lopullinen valinta tehdään vallitsevien sääolojen mukaan. Atlantin tällä puolen kone laskeutuu vielä kertaalleen joko eteläisessä Euroopassa tai Pohjois-Afrikassa ennen saapumistaan lähtöpaikkaansa Abu Dhabissa.

Vaikka lento kestää kokonaisuudessaan yli viisi kuukautta, kone on ilmassa vain noin 25 vuorokautta – tosin se voi lentää sekä päivin että akkujen turvin myös öin. Sinä aikana se taittaa noin 35 000 kilometriä ainoastaan 50–100 kilometrin tuntinopeudella. Maisemien ihailuun jää siten ruhtinaallisesti aikaa.

Sähkölentokone sekä 80 teknikon ja insinöörin muodostama huoltojoukko saapui Abu Dhabiin kaksi viikkoa sitten. Siellä tehdään vielä viimeiset turvallisuustestit ja koelennot ennen ennätyksellisen yrityksen alkua. 

Solar Impulse 2 on ensimmäinen aurinkovoimalla toimiva lentokone, joka pystyy lentämään myös öiseen aikaan. Sen siipien kärkiväli on 72 metriä eli suurempi kuin Boeing 747 -jumbojetin, mutta painoa sillä on vain 2 300 kiloa eli katumaasturin verran.

Koneen siivissä on yli 17 000 aurinkokennoa, joiden tuottama sähkö pyörittää neljää moottoria ja lataa litiumakkuja, joilla on painoa yhteensä liki 650 kiloa. Niiden ansiosta lentokone voi pysytellä ilmassa yhtäjaksoisesti useita vuorokausia – ilman pisaraakaan polttoainetta.

Suomessa, etenkin Tampereella, on kehitetty jo pitkään kangasantenneja, jotka voidaan asentaa vaikkapa vaatteisiin. Ne voidaan pestä, niitä voidaan tavutella ja ne toimivat silti kuin oikeat, kiinteät antennit. 

Perinteisesti sovelluskohteina ovat olleet esimerkiksi pelastuspuvut, mutta älykkään tekstiiliantennin käyttökohteita on laajennettu sittemmin kattamaan kaikenlaisia älyvaatteita mm. viihde- ja urheilukäytössä sekä lääketieteessä. Puettavan elektroniikan ottaessa nyt pitkiä loikkia eteenäin voivat myös "tavalliset" ihmiset päästä käyttämään lähitulevaisuudessa tätä teknologiaa. Materiaalien kehittyminen ja elektroniikan halpeneminen kiihdyttää osaltaan tätä kehitystä. 

Nyt kyse on siitä, että sähköä johtavista kankaista ja langoista tehdään antennien sijaan ja lisäksi älyvaatteita, jotka keskustelevat käyttäjänsä kanssa, keräävät tietoa ympäristöstä ja ryhtyvät tarvittaessa toimenpiteisiin.

Microsoftin Tampere HW Antenna & EMC -yksikössä tutkijana työskentelevän diplomi-insinööri Karoliina Kosken ensi perjantaina Tampereen teknlillisessä yliopistossa tarkastettava väitöstyö tarjoaa mallinnustyökaluja puettavien langattomien antennien radiotaajuussuorituskyvyn laskentaan. 

"Keveytensä ja taipuisuutensa ansiosta puettava elektroniikka on varsin huomaamatonta ja soveltuu siten mainiosti ihmisten arkikäyttöön", kertoo Koski. "Tämä voisi johtaa tulevaisuudessa esimerkiksi tehokkaampaan ja räätälöityyn terveydenhuoltoon".

Vaatteisiin integroidut sensorit kykenevät mittaamaan ja tulkitsemaan ihmisen fysiologisia ja biologisia signaaleja, kuten sydänsähkökäyrää. Älyvaate voi olla yhteydessä tietoverkkoon erilaisten puettavien antennien avulla, jotka vastaavat siitä, että tieto biosignaalista välittyy luotettavasti ja tehokkaasti tarkoitettuun kohteeseen. 

Tällaisille löytyisi runsaasti sovelluskohteita esimerkiksi sairaaloista.

Puettavien sähköä johtavien tekstiilien radiotaajuusominaisuuksista on kuitenkin vielä rajallisesti tietoa. Koski tutki väitöstyössään ommeltujen langattomien antennien radiotaajuuskarakterisointiin soveltuvia mallinnusmenetelmiä sekä radiotaajuussuunnittelua. Hänen väitöstyönsä tulokset tarjoavat suunnittelutehtävissä toimiville insinööreille uudenlaisia ja entistä tehokkaampia mallinnustyökaluja puettavien langattomien antennien radiotaajuussuorituskyvyn laskentaan. Väitöstyö tarkastelee mallien vahvuuksia ja heikkouksia simulaatioiden ja mittausten avulla. 

Kosken mukaan luotettavilla mallinnustyökaluilla voidaan ennustaa puettavien antennien suorituskykyä ja toteuttamiskelpoisuutta erilaisissa sovelluksissa. 

"Antennien suunnitteluvaiheessa tulee huomioida puettavien tekstiilien lisäksi myös ihmiskehon vaikutus antennin radiotaajuustoimintaan, jotta voidaan saavuttaa riittävä suorituskyky."

Näin matematiikan avulla voidaan paitsi mallintaa sitä, miten ihmiskeho vaikuttaa radiotaajuuksiin, niin myös hahmottaa sellaista, mitä on varsin hankalaa ja aikaaviepää mitata luonnossa.

-

Diplomi-insinööri Karoliina Koski elektroniikan alaan kuuluva väitöskirja "Characterization and Design Methodologies for Wearable Passive UHF RFID Tag Antennas for Wireless Body-Centric Systems" tarkastetaan TTY:n tieto- ja sähkötekniikan tiedekunnassa perjantaina 23.1.2015.

Otsikkokuvassa on pelastuskäyttöön suunniteltu kangasantenni, joka edustaa jo noin viisi vuotta vanhaa tekniikkaa.

Juttu perustuu TTY:n lähettämään tiedotteeseen Mallinnustyökaluja puettavan antennin suorituskyvyn ennustamiseen.

Muistatteko vielä aurinkovoimalla lentävän, pitkäsiipisen sähkölentokoneen Solar Impulse, joka vuosien 2011 ja 2013 välissä lenteli niin Euroopassa kuin Yhdysvalloissakin?

Tuon koneen uudempi ja isompi versio Solar Impulse 2 on nyt saanut koelentonsa Sveitsissä päätökseen ja on valmis lentämään pois pesästään. Tällä koneella on aikomus lentää maapallon ympäri ensi vuoden alkupuoliskon aikana. 

Kone teki ensilentonsa viime kesänä Sveitsissä ja koetti siipiään ensimmäisen kerran yölennolla lokakuussa. Nyt koelento-ohjelman päättämisen jälkeen konetta puretaan osiin, ja alkuvuodesta se kuljetetaan Abu Dhabiin. 

Sieltä kone aloittaa tammi-helmikuussa sopivien säiden tullessa matkansa ympäri maailman tekemällä vain neljä tai viisi pysähdystä: Arabian niemimaalta Intian päälle, sieltä Kiinaan ja sieltä Tyynen valtameren, Amerikan ja Altantin yli taas Afrikan päälle ja takaisin Arabian niemimaalle. Jokaisella pysähdyksellään kone viipyy vähän aikaa etapissaan ja lähtee uudelleen matkaan sään ollessa sopiva, joten aikaa maailmaympärilentoon saattaa mennä parikin kuukautta.

Perun geofysiikan instituutti kertoi maanantaina tiedotteellaan uudesta älypuhelinsovelluksesta, jolla pystyy seuraamaan reaaliajassa lähiseutujen maanjäristyksiä.

Perussa maa järisee käytännössä koko ajan, tilastollisesti päivittäin, joskin suurin osa näistä tärinöistä on sen verran pieniä, että jatkuvaan maanjäristysvaaraan tottuneille perulaisille ne eivät ole mitenkään omituisia. Mutta toisinaan maanjäristykset ovat suurempia – ja joskus ne tapahtuvat merellä, jolloin on aina tsunamivaara. Siksi Perussa on kehitetty hyvä tiedotusjärjestelmä maanjäristyksistä, mihin tämä uusi kännysovellus on erinomainen lisä.

Erityisen kiinnostavaa suomalaisittain tässä sovelluksessa on se, että sen on tehnyt Ossi Väänänen, Otaniemestä vuonna 2004 valmistunut ohjelmistodiplomi-insinööri.

“Eräs inversiomatemaatikkokaverini väitteli Sodankylän geofysiikan observatoriossa parisen vuotta sitten ja kaverin vastaväittäjänä oli tohtori Jorge Chau, silloinen [Perussa sijaitsevan] Jicamarcan radio-observatorion päällikkö”, kertoo Ossi Perusta lähettämässään sähköpostissa.

“No, saunoimme siinä pimeässä syysillassa ja hän kertoi, että maanjäristyksistä reaaliajassa kertova mobiilisofta ja -järjestelmä olisi hyvä olla, ja lupasin tehdä sen huvikseni jos pääsen vastaavasti vierailemaan Perussa radio-observatoriolla. Tein mobiilisoftat ja palvelinsoftat viimeisen parin vuoden aikana.”

Jos eilen maanantaina joidenkin nettisivujen käyttäminen tuntui hitaalta, niin syy ei ollut koneessasi tai nettiyhteydessäsi: netissä oli eilen varsin laajamittainen hyökkäys monia tahoja vastaan. Ja nähtävästi hyökkääjiä oli monia.

Syy siihen, miksi eiliselle jo osattiin odottaa tällaista aktiivisuutta oli niin sanottu kybermaanantai. Se on Yhdysvalloissa vuonna 2005 alkanut ilmiö, jonka keksivät erilaisten elektronisten laitteiden ja palveluiden markkinoijat avaamaan joulumarkkinoita. Sen ajankohdaksi päätettiin kiitospäivän jälkeinen maanantai, erotuksena ns. mustaan perjantaihin, vielä perinteisempään koko joulumarkkinat avaavan päivään.

Yhtä lailla jo perinteisesti musta perjantai ja kybermaanantai toivat mukanaan kyberhyökkäyksiä, joilla erilaiset kaupallisuutta vastustavat aktivistit pyrkivät haittaamaan kaupantekoa. Näin kävi tänäkin vuonna, joskin kauppojen lisäksi hyökkäyksiä kohdistettiin useisiin tiedotusvälineisiin. 

Häiriöt alkoivat perjantaina, kun esimerkiksi NBC, Forbes, The Independent, Daily Telegraph, Chicago Tribune, PCWorld, The Daily Telegraph ja myös NHL joutuivat sosiaalisen median kommentointiväylien ja suorien juttujen kommentointimahdollisuuksien kautta hyökkäyksen kohteeksi. 

Syyrian elektroniseksi armeijaksi (SEA) itseään kutsuva ryhmittymä lähetti ensin Twitterissä kuvia, joissa he näytti ottaneensa sivustoja hallintaansja, kunnes se konkreettisesti alkoi tekemään – tai yrittämään - sitä. He saivat hallintaansa GoDaddy-nettiyhtiön kautta Gigya-palveluntarjoajan DNS-osoitteen. Gigya hallinnoi monien tiedotusvälineiden ja yhtiöiden sosiaalisen median ja kommenttiosien toimintaa.

SEA onnistui myös ohjaamaan osan tietyille nettisivuille tehdyistä hauista toisiin osoitteisiin, joissa näytettiin kyseisen nettisivun normaali etusivu ja SEAn logo siinä.

Useat tiedotusvälineet sulkivat sosiaalisen median liitännäiset ja kommentointimahdollisuudet sivuiltaan hykkäyksen vuoksi.

Harmaat velib-kaupunkipyörät ovat muodostuneet jo tärkeäksi osaksi Pariisin kaupunkikuvaa. Paitsi paikallisille, ovat ne myös turisteille erittäin kätevä ja nopea tapa päästä paikasta toiseen – kunhan vain uskaltautuu mukaan kaupungin kiihkeään liikenteeseen.

Pyörät saivat jo vuonna 2011 rinnalleen samaan tapaan vuokrattavat sähköautot. Ranskalaisen Bolloré-ryhmän lanseeraamalla kaupunkiautojen vuokrauspalvelu Autolibilla on Pariisin alueella jo yli 60 000 tilaajaa yhden vuoden sopimuksella. Vuokrauksia on tehty tänä aikana huimat 6,4 miljoonaan kappaletta.

Autot ovat valloittaneet jo muitakin kaupunkeja Ranskassa, ja yhtiön tavoitteena on laajentaa vielä muuallekin Eurooppaan ja sitten Yhdysvaltoihin.

Kätevä tapa liikkua

12 miljoonan asukkaan Pariisissa kadut ovat lähes aina tukossa ja mateleva liikenne saa aikaan paljon päästöjä. Kaupungin johto onkin koittanut hillitä koko ajan kasvavaa liikennemäärää niin porkkanoilla kuin kepilläkin: aiempaa sujuvampi joukkoliikenne ja velib-pyörät houkuttelevat jättämään auton kotiin tai liityntäpysäköintipaikalle lähes yhtä hyvin kuin yksityisautoilun hankaloittamistoimet. Kun kapeita katuja on otettu pyöräteiden käyttöön, on saatu näin kaksi kärpästä yhdellä iskulla.

Bolloré-ryhmän sähköautojen vuokrauspalvelu Autolib on yksi osa tätä pitkän tähtäimen liikenneuudistusta. Kun auton voi ottaa käyttöön vain sitä tarvittaessa, ei pysäköintipaikkoja tarvita niin paljoa. Kun auto, metro, bussit, taksit, polkupyörä ja kävely voivat korvata oman auton käyttöä, vähenee liikenne. Ja kun auto on sähköauto, niin päästötkin putoavat.

Palvelun jäseneksi pääsee kuka tahansa vain kymmenen euron kuukausittaisella maksulla. Verkkopalvelusta voi katsoa, missä on lähin vuokrattava sähköauto ja varata sen itselleen verkossa tai älypuhelimella. Auton saa myös satunnaiseen käyttöön, joten niistä on iloa myös turisteille.

Periaatteessa minkä tahansa vapaan Autolibin auton kyytiin voi hypätä. Auton vuokraus käynnistyy vilauttamalla kulkukorttia sähkötolpan lukijassa. Töpseli irti tankista, auton ovi auki korttia vilauttamalla ja menoksi!

Auton liikkuessa mittari alkaa raksuttaa 18 senttiä kilometriä kohti. Kun matka on taitettu, auto pitää pysäköidä johonkin Pariisin alueen 900 latauspisteestä.

Seuraavaksi kulkukortin uusi vilautus, töpseli tankkiin ja se on siinä. Hetken päästä kännykkään tulee viesti ajetuista kilometreistä ja niistä kertyneistä kustannuksista. Helppoa!

Kasvit keräävät valon säteilyenergiaa ja muuttavat sen kemialliseksi energiaksi lehtivihreän avulla. Tämän monivaiheisen prosessin yksityiskohtainen tunteminen on tärkeää valoaktiivisten molekulaaristen sovellusten, kuten esimerkiksi orgaanisten aurinkokennojen, kehityksessä. Keinotekoinen fotosynteesi pyrkii matkimaan tätä ilmiötä synteettisten luovuttaja-vastaanottaja molekyylirakenteiden avulla.

Väitöskirjassaan Kati Stranius perehtyi luonnon fotosynteesin ja keinotekoisen fotosynteesin mekanismeihin. Hän tutki valoaktiivisiin supramolekulaarisiin sovelluksiin, esimerkiksi orgaanisiin aurinkokennoihin tarkoitettujen itsejärjestäytyvien luovuttaja-vastaanottaja -rakenteiden valokemiaa. Valokemia tutkii valosäteilyn aikaansaamia kemiallisia reaktioita, kuten energian ja elektronien siirtoreaktioita molekyylirakenteissa.

Syyskuussa Espoon Otaniemessä oli aihetta juhlaan: VTT juhlisti puolijohdetutkimuksensa 50-vuotista taivalta seminaarin merkeissä ja esitteli tutkimuksesta syntyneitä huippuinnovaatioita ja uusia yrityksiä.

Suomesta on tullut, ellei tuotannon määrässä, niin ainakin tutkimuksen laadussa puolijohdeteknologian kärkimaa, ja se on pitkälti VTT:n puolijohdelaboratorion sekä Teknillisen korkeakoulun elektronifysiikan laboratorion ansiota. Seminaarissa muistutettiin, että laboratorioiden tekemästä tutkimuksesta on saanut alkunsa useita yrityksiä, joista monet ovat alansa markkinajohtajia. Esimerkiksi menestyneitä anturi- ja sensorivalmistajia ovat Murata, Vaisala ja Okmetic. Suomalaisia säteilynilmaisimien kehittäjiä ovat muun muassa Planmeca, Detection Technology, Oxford Instruments ja VTT-lähtöinen startup-yritys Advacam.

”Näiden lisäksi maailmalla on valtava määrä muita yrityksiä, jotka käyttävät puolijohteita omissa sovelluksissaan, kuten Nokia, Polar ja Suunto”, kertoo liiketoiminnan operatiivinen johtaja Arto Maaninen VTT:ltä.

Lockheed Martin, amerikkalainen ilmailu-, avaruus- ja sotilasteollisuusjätti, kertoi viime viikolla keksineensä tavan valmistaa pieniä, käteviä fuusioreaktoreita, jotka mullistaisivat energiantuotannon. Paitsi että fuusiovoiman saaminen arkikäyttöön olisi jo sinällään mullistavaa, myös se, että näin voitaisiin tehdä pienessä mittakaavassa, olisi melkeinpä suurempi edistysaskel. Silloinhan haave siitä, että sähköä tuotettaisiin edullisesti ja kätevästi siellä missä sitä tarvitaan, tulisi todeksi: laajoja sähkönsiirtoverkkoja ja suuria voimalaitoksia ei enää tarvittaisi lainkaan siinä määrin kuin nykyisin.

Valitettavasti vain uutiseen kannattaa suhtautua suurin varauksin. Kukaan ei missään ole vielä saanut fuusioreaktoria toimimaan siten, että reaktiosta saataisiin energiaa käyttöön. Vaikka Lockheed Martin julkaisi jo helmikuussa 2013 tietoja fuusiohankkeestaan ja viime viikon uutisointia edelsi yhtiön patenttihakemuksen julkaiseminen.

Monet muutkin henkilöt ja yhtiöt ajattelevat, että juuri tuollaisissa pienissä reaktoreissa voisi olla tulevaisuus. Hankkeita verhoaa kuitenkin salamyhkäyisyys: patentit suojaavat osaa keksinnöistä, mutta tuloksista ja tekeillä olevista uusista hankkeista ei juurikaan kerrota tarkemmin. Kenties näin mullistavista vempeleistä ei kannatakaan kertoa vielä yksityskohtia…etenkin kun sotilaat ovat sekaantuneet asiaan ja mukana on suuria kaupallisia intressejä.

Ensimmäisen kerran fuusioreaktiota koitettiin saada hallitusti syttymään laserilla vuonna 1984 Lawrence Livermoren kansallisessa laboratoriossa, Yhdysvalloissa, NOVA-nimisellä laitteistolla. Fuusioreaktio sinällään on pystytty tuottamaan hallitusti jo 1930 luvulta asti

Fuusio tulee kyllä - mutta milloin ja miten?

Nykyiset ydinvoimalat toimivat fissioperiaatteella, eli niissä raskaita atomiytimiä rikotaan kevyemmiksi, jolloin hitunen ainetta muuttuu energiaksi.

Fuusioreaktorissa puolestaan kevyet aineet törmäytetään yhteen raskaammiksi, jolloin saadaan myös energiaa, kun reaktiossa jää hieman ainetta (siis energiaa) ylitse. Aurinko tuottaa energiansa yhdistämällä vetyä heliumiksi, ja periaatteessa tämä reaktio on myös tavoitteena maanpäällisissä fuusioreaktoreissa. Tarkalleen ottaen aikomuksena on yhdistää deuteriumia ja tritiumia, vedyn raskaita isotooppeja, heliumiksi, ja energian lisäksi oheistuotteina on vain neutroneja.

Myös muita reaktiovaihtoehtoja on olemassa, kuten esimerkiksi deuterium ja Helium-3. Silloin tuloksena olisi alfahiukkasia ja protoneita.

Periaatteessa siis vaikkapa pallojen täyttämiseen sopivaa heliumia tuottava fuusiovoimala on saasteeton siinä missä fissiovoimalan jätökset ovat radioaktiivisia vuosituhansien ajan, ja siinä missä uraani on hankalasti saatavaa ainetta, on vetyä saatavissa kaikkialta missä on vettä.

Perinteinen fissiovoimala vaatii myös koko ajan paapomista, sillä jos sen reaktio pääsee villiksi, tuloksena on suuria ongelmia. Fuusiovoimalassa kaikki käyttöhäiriöt puolestaan johtaisivat siihen, että voimala vain sammuisi. Koska fuusioreaktiota täytyy pitää koko ajan yllä, se on erittäin turvallinen jopa perinteiseen hiilivoimalaan verrattuna.

Lisäksi fuusio tuottaa hurjasti energiaa. Verrattuna fissioon, kilosta fuusiopolttoainetta saa neljä kertaa enemmän energiaa, ja verrattuna hiileen luku on vielä huimempi: fuusio on 10 miljoonaa kertaa tehokkaampi energiantuotantotapa.

Fuusiovoima olisi siis puhdasta, tehokasta ja sitä riittäisi ylitse kaiken kuviteltavissa olevan tarpeemme.

Käytännössä kuva ei ole aivan näin ruusuinen, sillä fuusiovoimalan rakenteet muuttuvat neutronipommituksessa radioaktiivisiksi. Ongelmat ovat kuitenkin minimaalisia verrattuna fissiovoimaloiden riskeihin ja ongelmiin.

Suurempi ongelma on vielä se, että fuusiota ei ole saatu toimimaan. Parhaimmillaan hetken kestänyt toiminta on tuottanut teoreettisesti enemmän energiaa kuin sen käynnistäminen on vaatinut, mutta jatkuva, koko ajan energiaa tuottava voimalaitos on vielä haavetta vain.