Aalto-1 -laukaisublogi

Aalto-1:n laukaisuvalmistelut alkavat: satelliitti lähti tänään matkalleen kohti Yhdysvaltoja


Nyt se on menoa! Maaliskuun alussa esitelty ensimmäisen suomalaisen satelliitin, Aalto-1:n avaruuteen lähtevä lentomalli on nyt matkalla kohti laukaisupaikkaa. Ensimmäinen tärkeä vaihe matkalla kohti avaruutta on huomenna Alankomaissa.


Sen jälkeen kun Aalto-1 esiteltiin maaliskuun 2. päivänä Otaniemessä, on satelliittia valmisteltu viimeiseen – ja ensimmäiseen – matkaansa. Sitä on testattu, sen toimintoja on varmistettu ja viimeisenä tärkeänä etappina se kuivattiin huhtikuun lopussa täydellisesti kuumentamalla satelliittia erityisessä uunissa.

Otsikkokuvan alumiinifolion sisällä oleva möhkäle onkin Aalto-1 tässä ns. bake-out -vaiheessa, joka on erittäin tärkeä: sen tarkoituksena on varmistaa se, ettei kosteus haittaa satelliitin toimintaa.

Tämän jälkeen satelliitti pakattiin huolellisesti kuljetuslaatikkoon, joka viedään tänään Alankomaihin, Delftiin, missä satelliitti asennetaan huomenna erityiseen kuljetus- ja laukaisutelineeseen, joka puolestaan asennetaan Falcon 9 -kantorakettiin.

Teline on siis myös lähetyslaitteisto, joka sinkoaa Aalto-1:n avaruuteen raketista, kunhan sen aika tulee.

Näillä näkymin laukaisu tapahtuu kesä-heinäkuussa; laukaisu on siis lykkääntynyt ja siten myös Aalto-1:n toimitus eteenpäin Suomesta viivästyi noin kuukaudella siitä mitä vielä maaliskuussa oletettiin.

Mutta nyt laukaisuvalmistelut ovat siis oikeasti alkaneet. Sen jälkeen, kun satelliitti on asennettu huomenna laitettu telineen sisään, ei sille enää voi tehdä mitään muuta kuin ladata akut ennen matkaa. 

Tiedetuubi julkaisee tästä eteenpäin erityisessä Aalto-1 -laukaisublogissa tapahtumia ja on paikalla myös huomenna Hollannissa asentamassa satelliittia. 

Aalto-1:n tarina on ollut monien muiden avaruuslaitteiden tapaan täynnä viivytyksiä, jotka ovat johtuneet osin siitä, että satelliitissa käytetään aivan uutta tekniikkaa, mutta toisaalta myös siksi, että kyyti avaruuteen lykkääntyy. Aalto-1:n tapauksessa lisäsyynä on ollut se, että hanke on opiskelijaprojekti, jonka tärkein tehtävä on kouluttaa uusia avaruusosaajia.

Vielä vuosi sitten Aalto-1:n odotettiin pääsevän avaruuteen vielä vuoden 2015 lopussa, mutta viime kesänä tapahtunut Falcon 9:n onnettomuus sai aikaan pitkän epätietoisuuden ja myöhästymisen. 

Sen jälkeen Falcon 9 -raketit ovat lentäneet jo monta kertaa onnistuneesti, ja lennoilla on pystytty myös tuomaan kolme kertaa raketin ensimmäinen vaihe ehjänä takaisin maan pinnalle. Samaa tekniikkaa käytetään Aalto-1:n laukaisussa.

Kyseessä on Falcon 9:n seuraava laukaisu Kaliforniasta, Vandenbergistä, joten siellä valmistelut etenevät juuri nyt joutuisasti. Seuraava Falcon 9:n lento tapahtuu kuitenkin Floridasta, Cape Canaveralista nyt toukokuun lopussa, ja mikäli sen aikaan tapahtuu jotain yllättävää kantoraketille, vaikuttaa se myös Aalto-1:n laukaisuun.

Siis peukut pystyyn ja nyt katseet kohti Hollantia, mistä saamme uutisia vielä huomenna!

Aalto-1:n lentomalli esiteltiin


Pitkään ja hartaasti tehty Suomen ensimmäinen satelliitti, Aalto-1, on edennyt tärkeään pisteeseen: varsinainen avaruuteen lähtevä satelliitti esiteltiin tänään yleisölle ja se lähtee nyt maaliskuun aikana kohti laukaisupaikkaa. Avaruuteen se päässee näillä näkymin touko-kesäkuussa.


Aalto-1 syntyi vuonna 2010 hullulta tuntuneesta ajatuksesta. Aalto-yliopiston Sähkötekniikan korkeakoulun Radiotieteen ja -tekniikan laitoksella päätettiin laittaa pystyyn opiskelijaprojekti, jonka päämääränä oli saada oma satelliitti avaruuteen parin vuoden kuluessa.

Hanke on ottanut sen jälkeen monta aikalisää, osin omista syistä, osin ulkoisista. Vaikka varsinainen satelliitti on valmistunut vasta nyt, on hanke ennättänyt jo tuottamaan yli 50 opinnäytetyötä ja 12 tohtoriväitöstä.

Lisäksi se on luonut pohjaa kokonaiselle uudelle teollisuudenalalle, sillä piensatelliittien tekeminen on yhä suositumpaa ympäri maailman ja kokosuhteeltaan se on juuri sellaista avaruustoimintaa, mitä voitaisiin tehdä Suomessa.

Hankkeen tiimoilta onkin jo syntynyt uusi hankkeita ja lupaavia spin-off -yrityksiä. 

Aalto-1 on ennättänyt saamaan myös jo seuraajia, jotka sarjan ensimmäisestä saatujen oppien avulla ovat valmistuneet nopeasti; Aalto-2 saattaa päästä avaruuteen jo vuoden lopulla.

Ykkönen sen sijaan päässee matkaan loppukeväästä 2016 Space X –yhtiön Falcon 9 –kantoraketilla Kaliforniasta Vandenbergin laukaisuasemalta. Asiaan vaikuttaa vielä monta seikkaa, muun muassa se, saako yhtiö jo moneen kertaan lykätyn laukaisun Floridasta samanlaisella raketilla matkaan virheettä. Edellinen yritys oli viime yönä ja seuraavan kerran laukaisua yritetään perjantain sekä lauantain välisenä yönä Suomen aikaa.

Samalla laukaisulla touko-kesäkuussa viedään noin 600 kilometrin korkeudessa olevalle kiertoradalle nousee raketin kyydissä ennätysmäärä nanosatelliitteja. Falcon 9 rahtaa niitä taivaalle noin 80 kappaletta.

Satelliitti testattavana

Tie tästä taivaalle

Nyt valmiina olevan satelliitin matka alkaa varsinaisesti maaliskuun aikana sen ensimmäiseen pysähdyspaikkaan Hollannissa. Siellä se liitetään laitteistoon, joka sinkoaa satelliitin omalle kiertoradalleen kantoraketin nokasta.

Ennen lähettämistä Hollantiin satelliittia kuumennetaan sen verran, että siinä mahdollisesti oleva kosteus haihtuu. Sen jälkeen se pakataan huolellisesti ja viedään erikoislaatikossaan Delftissä sijaitsevaan Innovative Solutions in Space -yhtiöön. Yhtiö on toiminut laukaisuvälittäjänä, kerää kaikki satelliitit yhteen ja asentaa ne tiloissaan laitteistoon, joka vapauttaa satelliitit avaruuteen.

Laitteisto viedään Yhdysvaltoihin, Kaliforniaan, missä se asennetaan ennen laukaisua kantoraketin nokkakartioon päähyötykuormana olevan kaukokartoitussatelliitin alapuolelle.

Tätä ennen satelliittia sekä sen koemalleja on suunniteltu, rakennettu ja testattu lähes viiden vuoden ajan Otaniemessä. Testejä on takana kymmeniä ja viimeiset tarkistukset tänään esiteltyyn, avaruuteen lähtevään versioon tehdään vielä Hollannissa.

Satelliitteja on rakennettu itse asiassa kaksi kappaletta, joista toinen, niin sanottu insinöörimalli jää Otaniemeen.

Testejä ja ohjelmistokehitystä voidaan siten jatkaa sillä, vaikka itse lentomalli on jo matkalla avaruuteen. Myös sen jälkeen, kun satelliitti on avaruudessa, voidaan insinöörimallilla jäljitellä lentävän satelliitin toimintaa ja testata mahdollisia kriittisiä ohjelmistopäivityksiä etukäteen.

Satelliitti tuotiin tänään esille Otaniemessä

Itse tehty on aina parempi

Aalto-1 on suosittua CubeSat-standardia seuraava moderni nanosatelliitti, jonka järjestelmistä lähes kaikki on suunniteltu ja tehty itse. 

Esimerkiksi radiot, rungon osat, antennit sekä aurinkopaneelit, jotka tuottavat satelliitin tarvitseman sähkön, ovat omaa työtä. Satelliitin pitkälti omatekoinen päätietokone välittää kaiken tarvittavan tiedon avaruudesta Otaniemen maa-asemalle – joka sekin on itse tehty ja suunniteltu.

Monet opiskelijaryhmät ostavat laitteita valmiina, mutta suomalaiset halusivat oppia koko systeemisuunnittelun. Tällä on lisäksi se hyvä puoli, että ongelmatilanteissa voidaan ymmärtää mahdolliset viat ja niiden yhteydet erilaisiin asiaan vaikuttaviin laitteistoihin paljon paremmin.

Satelliitissa on mukana kolme tutkimuslaitetta: VTT:n rakentama spektrikamera, Helsingin yliopiston ja Turun yliopiston yhteinen säteilyilmaisin ja Ilmatieteen laitoksen kehittämä plasmajarru, joka perustuu sähköisen aurinkopurjeen ideaan ja tähtää avaruusromun vähentämiseen. Säteilyilmaisin on myös tehty opiskelijavoimin.

Näillä kaikilla laitteilla on käyttöä paitsi tutkimuksessa, niin ne myös toimivat demonstraattoneina tuleville laitteille. Esimerkiksi kameralle ja plasmajarrulle on selviä markkinamahdollisuuksia ja ne voivat olla myöhemmin jopa sarjatuotantona tehtäviä osia muille pienille, edistyksellisille satelliiteille.

Koko Suomi mukana

Projektissa on ollut mukana yhteensä yli 80 opiskelijaa, ja sen parissa on tehty kymmeniä diplomi- ja kanditöitä, useita konferenssijulkaisuja sekä tiedejulkaisuja. 

Apua hankkeeseen on saatu apua useilta asiantuntijatahoilta, tutkimuskeskuksilta ja yrityksiltä. Satelliitin tutkimuslaitteiden kehitystyön lisäksi yhteistyötä on tehty muun muassa yritysten kanssa. Esimerkiksi Space Systems Finland antanut laboratorioitaan työryhmän käyttöön.

Lisäksi osa projektilaisista on ollut harjoittelussa Berlin Space Technologies -yrityksessä. Yhteistyökumppanit ovat tarjonneet niin opinnäytemahdollisuuksia, suunnitteluapua kuin työpaikkojakin projektista valmistuneille.

Historiallinen laukaisu monessa mielessä


Sitä voi kutsua kimppakyydiksi, sillä Aalto-1:n laukaisu vie avaruuteen ennätysmäärän satelliitteja yhdellä kertaa.


Aalto-1 -satelliittia kuljettavan kantoraketin päähyötykuormana on kaukokartoitussatelliitti, jonka massa on sen verran pieni, että raketti kykenee viemään avaruuteen samalla kertaa myös muita satelliitteja – kuten Aalto-1:n.

Kyseessä on historiallinen laukaisu, sillä koskaan aikaisemmin ei yhdellä kertaa ole viety avaruuteen näin montaa nanosatelliittia: Aalto-1 on yksi noin 50 muusta satellitista. Suuri osa niistä on pienempiä, niin sanotusti yhden yksikön Cubesat -satelliitteja. 

Laukaisujärjestestelyt hoitaa hollantilainen piensatelliittien laukaisuvälittäjä Innovative Solutions in Space, joka on kehittänyt laukaisua varten Sherpa-nimisen laukaisutelineen, mistä satelliitit voidaan lähettää matkaan raketista turvallisesti toisiaan häiritsemättä.

Joukkolaukaisu auttaa alentamaan laukaisukustannuksia, mutta sillä on eräs haittapuoli: laukaisun jälkeen kaikki satelliitit koettavat ottaa yhteyttä omiin maa-asemiinsa, joten voi olla, että yhteys Aalto-1:een saadaan vasta päivänkin kuluttua siitä kun satelliitti on päässyt radalleen. 

Tämä on luonnollisesti otettu huomioon satelliittia suunniteltaessa, ja se hoitaa ensimmäiset tehtävänsä avaruudessa – kuten antennien avaamisen ja asennonsäädön aloittamisen – automaattisesti itsekseen.

Koko Aalto-1 -perhe potretissa


Nimikin sen jo kertoo: Aalto-1 on satelliitti, joka on peräisin Aalto-yliopistolta. Tarkemmin sanottuna Aallon Sähkötekniikan korkeakoulun Radiotieteen ja -tekniikan laitokselta, missä se on suunniteltu ja rakennettu opiskelijaprojektina.


Mutta mukana on muitakin: satelliitin hyötykuormat, eli sen mukana lentävät tutkimuslaitteet, ovat peräisin VTT:ltä, Turun yliopistosta (Helsingin yliopiston avustuksella) ja Ilmatieteen laitokselta. Koko joukko ihmisiä niin Suomesta kuin Virostakin on mukana Aalto-1 -hankkeessa.

Hyvän kuvan mukana olevasta joukosta sai viime toukokuussa, kun kaikki mukana olevat tahot kokoontuivat Otaniemeen. Tuolloin tarkoituksena oli paitsi kertoa missä hanke on menossa, niin myös valmistella jo pian alkavaa lentoa. Toukokuussa kun oletettiin Aalto-1:n pääsevän taivaalle vielä vuoden 2015 lopussa. 

Kaikkiaan yli 80 teekkaria on ollut mukana hankkeessa ja sen tiimoilta on tehty toistakymmentä opinnäytettä. Lisäksi yksi lupaava yritys (Iceye) on spinnannut omille teilleen satelliittiprojektista. 

Satelliitin tärkein tehtävä onkin ollut koulutuksellinen, sillä oikean satelliitin tekeminen kaikkine systeemisuunnitteluineen ja testauksineen pn paras mahdollinen tapa oppia avaruustekniikkaa. Voisikin sanoa, että vaikka satelliittia ei koskaan lähetettäisi taivaalle, on se täyttänyt jo suuren osan tehtävästään.

Usein yliopistoissa tehtävissä nanosatelliiteissa tämä riittääkin, ja hanke keskittyy vain satelliitin tekemiseen ja sen taivaalle saamiseen. Mikäli siihen saadaan vielä yhteys ja sitä voidaan käyttää avaruudessa, on se pelkkää bonusta.

Aalto-1:ssä tieteellinen ohjelma on kuitenkin tärkeässä osassa, ja eräs syy hankkeen viipymiseen onkin ollut se, että satelliitti haluttiin tehdä kunnolla ja katsoa tulevaisuuteen. Kaikilla mukana olevilla tutkimuslaitteilla on mahdollisuuksia kehittyä paremmiksi ja kenties jopa merkittäviksi tekniikoiksi avaruuskäytössä. 

Siksi myös Aalto-1 on suurempi ja mutkikkaampi verrattuna moniin opiskelijasatelliitteihin. Esimerkiksi Viron ensimmäinen satelliitti EstCube-1 oli kooltaan vain kolmannes suomalaissatelliitista; se oli yhden cubesat-yksikön kokoinen, kun Aalto-1 on kolme.

Suomalaisopiskelijat eivät ole myöskään ostaneet valmiina kuin muutamia komponentteja ja joitain vaativimpia alijärjestelmiä, mutta muilta osin satelliitti ja sen systeemit on niin suunniteltu kuin tehtykin itse. Suuri osa opiskelijasatelliiteista tehdään käytännössä rakennussarjoista, joita voi tilata vaikkapa netistä.

Lisäksi Aalto-1 on käynyt läpi rankan testaamisen, mikä ei ole lainkaan tavallista opiskelijahankkeissa – testien perusteella on tehtykin muutoksia, jotka ovat venyttäneet aikataulua. Mukana testeissä on ollut myös VTT avaruussimulointikaappeineen ja Jyväskylän yliopiston kiihdytinlaboratorio, missä satelliitin osia on altistettu avaruussäteilylle.

Satelliitin tieteellinen ohjelma on myös hyvin suunniteltu, ja sen tekemisessä on mukana aktiivisesti parikymmentä henkilöä. 

Päähyötykuormana olevalla, VTT:n suunnittelemalla ja tekemällä miniatyrisoidulla spektrikameralla halutaan ottaa kuvia maapallosta (ja etenkin Suomesta) eri vuodenaikoina. 

Toinen tutkimuslaite, Turun yliopiston myös opiskelijatyönä valmistama säteilymittarikin on parhaimmillaan, kun se tekee havaintojaan pitemmän aikaa. 

Lisäksi satelliitin loppu sinällään on myös tekninen koe: mukana on Ilmatieteen laitoksen tutkijan Pekka Janhusen kehittämän sähköisen aurinkotuulipurjeen ideaan perustuva plasmajarru. Kun Aalto-1:n muu tehtävä päättyy, se kiihdytetään pyörimisliikkeeseen ja satelliitin alaosasta kelataan auki sata metriä pitkä sähköjohto. Sen avulla testataan paitsi aurinkopurjeen toimintaperiaatetta, niin myös hilataan satelliitti radaltaan tuhoutumaan hallitusti Maan ilmakehässä.

Aalto-1 on nyt valmis ja testattu


Tässä se on: Aalto-1 täysin valmiina ja vielä kerran testattuna. Suomen ensimmäinen satelliiti on valmiina avaruusmatkaansa, jonka ajankohta tosin on vielä hieman epävarma.


Viime kesänä tapahtunut Space X -yhtiön Falcon 9 -kantoraketin laukaisuonnettomuus laittoi myös suomalaisten suunnitelmat uusiksi, sillä loppuvuoteen kaavailtu laukaisu siirtyi hamaan tulevaisuuteen. Hyvä puoli epäonnesta oli kuitenkin se, että satelliitin lentomallin viimeistelyyn ja testaamiseen oli nyt käytettävissä enemmän aikaa. 

Kun Space X sai rakettinsa jälleen lentämään viime joulukuussa, pystyttiin ruuhkaksi asti lykkääntyneitä laukaisuita laittamaan uuteen järjestykseen satelliittien saatavilla olemisen sekä lentojen tärkeyden mukaan. 

Näin ollen – jos uusia onnettomuuksia ei tapahdu ja kaikki sujuu muutenkin hyvin – on Aalto-1:n käyttämä Falcon 9:n lento vuorossa tämän vuoden keväällä, huhti-toukokuussa. Lennon päähyötykuormana oleva kaukokartoitussatelliitti on jo valmiina ja odottamassa lentoaan, mutta sillä ei ole niin suurta kiirettä kuin esim. avaruusaseman huoltolennoilla. 

Itse Aalto-1 on siis valmis ja odottaa nyt toimitusta laukaisuvälittäjälle Alankomaihin, Delftiin. Siellä kaikki samalla lennolla laukaistavat nanosatelliitit asennetaan laukaisutelineisiinsä ja ne toimitetaan edelleen Yhdysvaltoihin, Kaliforniaan. Rakettihan lähetetään matkaan Vandenbergin lentotukikohdassa olevalta Space X:n laukaisualustalta. 

Raketti voidaan lähettää sieltä Maan napojen kautta kulkevalle polaariradalle, mikä tulee olemaan myös Aalto-1:n kiertorata. Sellaisella radalla oleva satelliitti kulkee säännöllisesti myös Suomen yli. Radan korkeus tulee olemaan keskimäärin 600 km, joten ylilentonsa aikaan Aalto-1 tulee olemaan noin kymmenisen minuuttia horisontin yläpuolella. 

Tästä vain noin seitsemän minuuttia on aikaa ottaa satelliittiin yhteyttä maa-asemalta, sillä linkki ei toimi luotettavasti kun satelliitti on lähellä horisonttia. 

Maa-asema Otaniemessä

Aalto-1:n maa-asema sijaitsee Otaniemessä Aalto-yliopiston Sähkö- ja tietoliikennetekniikan osaston ullakolla ja yhteydenpitoon käytettävät antennit ovat samalla kohdalla rakennuksen katolla. 

Asema on käytännössä jo valmis, joskin yllätyksenä ja pyytämättä tullut ylimääräinen aika on käytetty tässäkin hyväksi laitteiden virittelyyn. 

Olennainen osa niin maa-aseman kuin satelliitin käyttämän radiolinkin lopullista testaamista oli lokakuussa tehty "todellinen" yhteystesti, missä täysin lentomallin tapaan toimiva Aalto-1:n insinöörimalli vietiin Helsingissä Malminkartanon täyttömäen päälle, mistä oli suora näköyhteys Otaniemeen.

Myöhemmin testi tehtiin vielä uudelleen ohjelmistojen päivittämisen jälkeen, joten nyt tiedetään, että niin satelliitti kuin maa-asemakin ovat valmiina satelliitin laukaisuun.

Alla on vielä video siitä, miltä Aalto-1:n kutsusignaali kuulostaa maa-asemalla:

Aalto-1 laukaistaan avaruuteen Kaliforniasta


Kyllä, tämä kannattaa laittaa jo nyt mieleen: Aalto-1:n laukaksupaikka ei ole Florida, vaan Kalifornia. Satelliitti rynnistää avaruuteen Hollywoodin naapurista.


Suurin osa satelliiteista ja muista avaruusaluksista, jotka laukaistaan avaruuteen Yhdysvalloista, lähetetään matkaan Floridasta, Cape Canaveralin niemimaalta. Se onkin erinomainen paikka päiväntasaajan ympärille tai vain vähän sen suhteen kallellaan oleville radoille laukaistaessa, mutta Florida sijaitsee erittäin hankalasti polaariradalle suuntaavia lentoja varten.

Napojen kautta kulkevalle radalle laukaistaessa raketin pitää myös suunnata joko etelään tai pohjoiseen, eikä silloin Floridasta ole riittävän suuria turva-alueita.

Niinpä tärkein Yhdysvaltain laukaisukeskus tällaisia satelliitteja varten sijaitsee Kaliforniassa, Los Angelesin lounaispuolella Tyynen valtameren rannalla. Sieltä polaarilaukaisut tehdään suuntaamalla raketti jotakuinkin etelään.

Tällaisilla radoilla olevat polaarisatelliitit tulevat Suomen päälle etelästä, joten myös Aalto-1:n rata kulkee Suomen yli etelästä pohjoiseen.

Laukaisukeskus Kaliforniassa on Yhdysvaltain ilmavoimien hallinnassa oleva Vandenbergin lentotukikohta, mistä laukaisuita on tehty ja tehdään edelleen niin puolustushallinnolle kuin NASAlle ja kaupallisille toimijoillekin.

Space X -yhtiö on vuokrannut alueelta käyttöönsä laukaisualustan numero 4. 

Ensimmäinen laukaisu tältä alustalta tehtiin elokuussa 1964 ja se on toimi vuoteen 2011 saakka Titan-kantorakettiperheen lentojen laukaisupaikkana.

Kaksivuotisen remontin jälkeen ensimmäinen Falcon 9 laukaistiin siltä avaruuteen syyskuussa 2013. Otsikkokuva näyttää alueen muutostöiden aikana.

Nykyisin Space X vuokraa tukikohta-alueelta myös paikkaa, minne kantorakettien ensimmäiset vaiheet voivat laskeutua laukaisuiden jälkeen.

Samalta laukaisualustalta 4 lähetettiin pieni Clementine -luotain Kuuta tutkimaan tammikuussa 1994.