Suomi 100 -satelliitti

Otaniemessä grillattiin satelliittia

Su, 02/25/2018 - 23:28 Jari Mäkinen
Suomi 100 -satelliitti menossa "uuniin"

Otaniemessä tehtiin viikonloppuna satelliitin grillaus: Suomi 100 -satelliitti kävi läpi tyhjökuumennuksen, mikä on yksi askel kohti laukaisua.

Suomen satavuotisjuhlasatelliitin lento siirtyi lopulta tämän vuoden puolelle, koska intialaisen PSLV-kantoraketin lennot ovat kovasti myöhässä viime syksynä tapahtuneen epäonnistuneen laukaisun vuoksi.

Niinpä Suomi 100 -satelliittitiimillä on ollut aikaa testata satelliittia uudelleen sekä parannella sitä ja sen ohjelmistoja.

Nyt odotuksen aika alkaa olla viimein ohi, sillä nyt maanantaista alkaen satelliitti on valmis lähtöön koska tahansa.

Tällä haavaa laukaisu on epävirallisen tiedon mukaan suunnitteilla maaliskuun 31. päivään, mutta historia on osoittanut, että päivä siirtyy hyvin todennäköisesti tästä vielä eteenpäin.

Suomalaiset eivät kuitenkaan vie satelliittia suoraan Intiaan, vaan Alankomaissa olevalle laukaisuvälittäjälle; se aloittaa omat toimensa heti, kun intialaiset antavat jokseenkin tarkan arvion laukaisuajankohdasta, ja se saattaa tapahtua nyt koska tahansa.

Niinpä Aalto-yliopistossa oleva satelliittitiimi on aloittanut jälleen laukaisuvalmistelut. Tässä tärkein toimenpide on niin sanottu bake-out, jonka tarkoituksena on kuivata ja puhdistaa satelliitti, jotta sen sisälle mahdollisesti jääneet epäpuhtaudet eivät haittaisi sen ja muiden samalla lennolla kulkevien satelliittien toimintaa.

Avaruudessa kun epäpuhtaudet kaasuuntuisivat ja aiheuttaisivat paitsi mahdollisia häiriöitä satelliitin sisällä, niin myös kaasua tihkuisi ulos satelliitista.

Bake-outissa satelliitti laitetaan kuumaan uuniin. Kyseessä ei kuitenkaan ole leipurin pullauuni, vaan tyhjiökammio, josta pumpataan ilma pois ja jota voidaan lämmittää.

Laukaisunvälittäjä vaatii, että bake-out kestää vähintään 24 tuntia, jonka aikana satelliitti on +50 C lämpötilassa ja ilmanpaine on alle 0,000013 prosenttia ilmakehän normaalipaineesta.

Tyhjiökuumennuksen aikana satelliitista irtosi 0,6 grammaa likaa pinnoilta – eli satelliitti oli onnistuttu pitämään varsin puhtaana!

Satelliitti suojalaatikossa

Satelliitti vietiin temppua varten hyvin suojattuna viime perjantaina VTT:n tiloihin Micronovaan, vain muutaman sadan metrin päähän Aalto-yliopiston satelliittilaboratoriosta. Se kiinnitettiin nanosatelliiteille varta vasten tehtyyn telineeseen, niin sanottuun pyramidiin, joka laitettiin painekammion pohjalle. Sen tarkoitus on johtaa lämpöä tasaisesti satelliitin rakenteisiin. 

Itse satelliittiin kiinnitettiin useita lämpötilasensoreita, joilla varmistettiin se, että satelliitti lämpenee vähintään 50°C:n lämpötilaan. 

"Sitten vaan laitettiin laitteet päälle, annettiin kammion asettua vaadittuun lämpötilaan/paineeseen ja jätettiin satelliitti sinne", kertoo tiimin jäsen Petri Koskimaa.

Maanantaina satelliitti haettiin pois ja testien mukaan kaikki oli sujunut erinomaisesti.

Tämän toimenpiteen jälkeen ei satelliittiin enää käytännössä fyysisesti kosketa, vaan satelliitti on aina kantoraketin laukaisusovittimeen asentamiseen saakka sen suojaksi mittatilauksena tehdyssä pleksilaatikossa, mistä on vain kaksi johtoa ulos: toinen on akkujen latausjohto ja toinen menee satelliitin USB-liittimeen. Näin siihen voidaan edelleen olla sähköisesti yhteydessä ja sen akut voidaan pitää ladattuina.

Se, milloin satelliitti toimitetaan Alankomaihin, Delftiin laukaisuvälittäjälle ja laitetaan siellä raketin laukaisusovittimeen, on toistaiseksi vielä siis epävarmaa. Voi hyvinkin olla niin, että laukaisu siirtyy ensi huhtikuun puolelle.

Päähyötykuormana Suomi 100 -satelliittia kuljettavalla PSLV C-41 -lennolla on intialaisten satelliittipaikannusjärjestelmän satelliitti IRNSS-1.

Suomi 100 -satelliitti on nyt valmis lähtöön. Sitä pidetään nyt Otaniemessä kolminkertaisesti suojattuna: puhdastilan sisällä olevan pöydän päällä on pleksilaatikko, jonka sisällä olevassa toisessa laatikossa satelliitti on. Tästä se otetaan pois vasta sitten, kun matka Hollantiin alkaa. Silloin satelliitti on erikoiskuljetuslaatikossa.

*

Juttu perustuu kirjoittajan Suomi 100 -satelliittihankkeelle tekemään tekstiin. Kuvat: Petri Koskimaa ja Arno Alho.

Tekstiä on päivitetty ja viimeinen kuva lisätty 26.2. satelliitin kuumennuksen päätyttyä.

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.

Suomi 100 -satelliitti myöhästymässä ensi vuoden alkuun

Pe, 11/10/2017 - 09:42 Toimitus

Suomen satavuotisjuhlien satelliitti, Suomi 100 -satelliitti on näillä näkymin viivästymässä vuoden 2018 alkupuolelle. Syitä on kaksi: siihen sovelletaan yllättäen tulossa olevaa uutta avaruuslakia ja intialaisten rakettilaukaisut ovat myöhässä.

Valtioneuvosto esitti lokakuun lopulla hyväksyttäväksi maamme ensimmäistä, Aalto1- ja Aalto-2-satelliittien laukaisujen vauhdittamaa avaruuslakia. Kansainvälisestikin edistyksellinen laki huomioi kasvavan suomalaisen avaruusliiketoiminnan, ja se koskee myös Aalto-1:n ja Aalto-2:n sekä loppuvuodesta laukaistavaksi suunnitellun Suomi 100-satelliitin kaltaisia nanosatelliitteja.

Laki ei ole vielä voimassa, mutta sitä noudatetaan jo Suomi 100 -satelliitin kohdalla. Vaikka satelliitti toimitetaan Alankomaissa sijaitsevalle laukaisuvälittäjälle, päätyy se lopulta Euroopan ulkopuolelle ja ulos maapallolta. Lain mukaan tämä tarkoittaa, että ennen laukaistavaksi luovuttamista satelliitille tulee tehdä erityinen vientilupa, mitä ei vaadittu aiemmilta satelliiteilta. Jo lähtövalmiina Aalto-yliopistossa odottavalta Suomi 100 –satelliitilta vaaditaan myös tarkennettu riskianalyysi.

Uuden lain lisäksi Suomi 100 -satelliitin avaruusmatkaa viivästyttää sen laukaisuun käytettävälle intialaiselle PSLV-kantoraketille elokuisella lennolla tapahtuneen vian selvitystyö ja siitä johtuva hidastunut laukaisuaikataulu.

”Satelliittilaukaisujen aikataulut riippuvat aina monista eri tekijöistä. Alun perin Suomi 100 -satelliitille suunniteltu lento on siirretty ensi vuoden maaliskuuhun”, kertoo satelliittiprojektin vastuullinen johtaja, professori Esa Kallio Aalto-yliopistosta.

Satelliitti oli saamassa jo paikan aiemmalta, nyt joulukuuksi suunnitellulta lennolta. Lisäselvitykset ja lupa-asiat aiheuttavat kuitenkin sen, että juhlavuoden lopun kohokohdaksi suunniteltu satelliitin laukaisu siirtyy vuoden 2018 puolelle.

Avaruudessa Suomi 100 -satelliitti tutkii avaruussäätä erityisellä radiomittalaitteella sekä kuvaa kamerallaan maapalloa, lähiavaruuden ilmiöitä ja Suomea. Satelliitin tietokoneohjelmistosta huolehtii projektin toinen vastuuorganisaatio, Ilmatieteen laitos, jolla on pitkäaikainen kokemus avaruustutkimuslaitteiden valmistuksessa. Satelliitti testaa myös ensimmäistä kertaa avaruudessa Aalto-yliopistossa kehitettyä, 3D-tulostettua muovirakennetta.

Suomi 100 -satelliitin avaruusnäyttely avautuu 21. marraskuuta

Vaikka Suomi 100 -satelliitin laukaisu onkin viivästymässä, lähtee syys–lokakuussa Suomea kiertäneen Avaruusrekan kävijöiden rakentama ”satelliitti” omalle matkalleen 21. marraskuuta – sään niin salliessa. Toiminnallisesti oikeaa satelliittia vastaava laite nousee kaasupallolla noin 30 kilometrin korkeuteen ja lähettää arviolta kolmetuntisen matkansa aikana tietoja Aalto-yliopiston satelliittimaa-asemalle. Matka oli määrä tehdä heti Avaruusrekan kiertueen päätyttyä, mutta epäsuotuisat tuuliolosuhteet estivät pallon lennon.

Avaruusrekan näyttely avataan samana päivänä näyttelykeskus WeeGeessä Espoossa. Ensi vuoden huhtikuuhun saakka avoinna oleva näyttely kertoo paitsi Suomi 100 -satelliitista, myös laajemmin suomalaisista satelliiteista ja avaruustutkimuksesta.

Juttu on Aalto-yliopiston tiedote, jota Suomi 100 -hankkeessa mukana oleva Tiedetuubin toimittaja Jari Mäkinen on ollut myös tekemässä.

Video: Porin torilta stratosfääriin

Viime torstaina tapahtui Porissa jotain hieman omituisempaa: Otaniemessä tekeillä olevan Suomi 100 -satelliitin puusta tehty mallikappale lähti lennolle stratosfääriin.

Heliumpallo nosti laitteen noin 30 kilometrin korkeuteen, kunnes – suunnitellusti – pallo pamahti, kun hyvin harvaksi käynyt ilma oli saanut sen paisumaan usean metrin kokoiseksi. Puusatelliitti putosi alas laskuvarjon varassa ja päätyi keikkumaan Pohjanmaalle sähköjohtoon, mistä sen pelastaminen vaati voimalinjojen raivaamiseen käytetyn nosturiauton kutsumisen paikalle.

Mutta lopulta "puusatelliitti" ja sen sisältämät kuvat sekä tiedot saatiin talteen, ja niistä voitiin tehdä mm. yllä oleva video.

Koko tarina ja lisää kuvia on Suomi 100 -satelliitin nettisivuilla.

*

Pallolennon suunnittelusta ja lennätyksestä vastasi Tiedetuubin Jari Mäkinen, joka on mukana myös Suomi 100 -satelliittihankkeessa sekä toteuttaa siihen kuuluvan Avaruusrekan kiertueen syksyllä 2017.

Upea idea: Antin haaveena on 3D-printata satelliitti

Pe, 06/16/2017 - 12:05 Jari Mäkinen
Antti Kestilä

Aalto-yliopiston satelliittilinja saa myöhemmin tänä vuonna jatkoa Suomi 100 -satelliitista. Kyseessä on Suomen satavuotisjuhlien varmasti korkealentoisin hanke, ja nyt se alkaa muuttua sanoista lihaksi – tai siis piirilevyiksi, metalliksi ja 3D-printatuiksi osiksi.

Samalla kun Aalto-yliopiston satelliittitiimin huomio siirtyy vähitellen Aalto-2:sta Aalto-1:een, muhii Otaniemessa jo kaksi uutta satelliittia.

Aalto-3 on vielä suunnitteluasteella, mutta Suomi100 -satelliitti on jo siinä vaiheessa, että se laitetaan kokoon nyt kesän kuluessa. Tästä tehtävästä kantaa päävastuun Antti Kestilä.

Paitsi että Antilla on takanaan jo paljon kokemusta Aalto-1:n suunnittelusta, rakentamisesta, testaamisesta ja kaikesta, mikä piensatelliitin tekemiseen liittyy, on hän nyt myös virallisesti enemmän kuin pätevä satelliittimies: hän väitteli viime viikon perjantaina tohtoriksi.

Väitöksen nimi on “Rapid space mission design, realization and deployment" ja se alkaa vuonna 2010 perustetun Aalto-1 nanosatelliittiprojektin yksityiskohtien kuvailulla. Antti esittelee satelliitin tekniikkaa, tehtävää sekä projektin aikana kohdattuja haasteita ja opittuja johtamislähestymistapoja.

Yksi nanosatelliittianalyysin tärkeimmistä opetuksista on ollut se, että satelliitit ovat erityisen hyödyllisiä, jos niitä voidaan käyttää suurina parvina eli ns. konstellaationa. Väitöskirjatyön konstellaatioanalyysissä tutkittiin miten usean piensatelliitin optimoitu asettaminen kiertoradoille suhteessa toisiin satelliitteihin pystyy parantamaan valitun kohteen havaintonopeutta. Lisäksi väitöskirjassa on tutkittu konstellaation pääongelmia, joihin kuuluvat laukaisu, satelliitin kiihdytys sekä satelliitin valmistus.

Väitöksessä myös kerrotaan 3D-tulostuksen mahdollisuuksista nopeuttaa satelliittien valmistusta. Antti on kehittänyt Helsingin yliopiston epäorgaanisen kemian laboratorion kanssa uutta pinnoitusmenetelmää. Menetelmässä atomikerroskasvatetulla - nanometrejä ohuella pinnoituksella - 3D-tuloste voidaan saada alkuperäistä kestävämmäksi ja avaruusolosuhteisiin mahdollisesti paremmin sopivaksi. On oletettavaa, että tutkitulla pinnoitusmenetelmällä tulee olemaan huomattavan laajoja avaruussovellusmahdollisuuksia.

Yksi sovelluksista on Suomi100 -satelliitti, missä tätä uudenlaista tulostettua materiaalia päästään testaamaan ensimmäisen kerran avaruudessa. Näin satelliitti toimii myös teknologiademonstraattorina ja avaa mahdollisuuksia uudenlaiselle, edullisemmalle ja nopeammalle avaruusrakenteiden tekemiselle.

Otsikkokuvassa Antti esittelee näiden osien testiversioita; niitä luonnollisesti koetellaan ennen satelliitin asentamista olosuhteissa, jotka itse asiassa ovat vaativammat kuin satelliitti joutuu kestämään laukaisun aikana ja avaruudessa.

Juttu on julkaistu myös Suomi100 -satelliitin nettisivuilla.