Suomen suurin radioteleskooppi otettiin käyttöön Kilpisjärvellä eilen torstaina 6.6.2013. Kyseessä on uudenlainen ns. LOFAR-teleskooppi, joka yhden ison antennin sijaan koostuu monista pienistä, sähköisesti suunnattavista antenneista.

Ilmasta katsottuna Kilpisjärvelle rakennettu KAIRA-radiovastaanotinasema ei siksi näytä yhtä upealta kuin esimerkiksi Sodankylässä oleva EISCAT-tutkan kumisten kääntyvä lautasantenni, mutta se on parempi, tehokkaampi ja edullisempi. KAIRA:ssa käytetään lukuisten yksittäisten lanka- ja paneeliantennien yhdistelmää ja radioastronomian tarpeisiin kehitettyä digitaalista signaalinkäsittelyä.

Kaikkiaan KAIRA-asemalla on yli 1500 yksittäistä radioantennia. Ilman liikkuvia osia, käyttämällä sähköistä signaalien vaiheistukseen perustuvaa ohjausta ryhmäantenni pystyy muuttamaan katselusuuntaansa sekunnin murto-osassa. Lisäksi digitaalinen signaalinkäsittely mahdollistaa samanaikaisesti useita katselusuuntia. Itse asiassa on mahdollista kuvata koko taivas suurella tarkkuudella millä tahansa hetkellä.

KAIRA voi toimia joko itsenäisesti passiivisena radiovastaanottimena tähtitieteellisissä mittauksissa tai tutkavastaanottimena sekä Tromssan EISCAT VHF -suurtehotutkalähettimelle että muille Fennoskandian VHF-lähettimille.

Vastaavia laitteistoja maailmassa on Keski-Euroopassa toimiva LOFAR-verkosto, johon kuuluu 44 asemaa eri maissa, sekä Yhdysvalloissa ja Australiassa. Useista radioteleskoopeista LOFARin ja KAIRAn erottaa se, että mittauksissa käytetään melko pitkäaaltoisia ns. HF- ja VHF-radioaaltoja, joiden aallonpituus on metreistä kymmeniin metreihin. Yleisempää radioteleskoopeissa on käyttää lyhytaaltoisempia radioaaltoja. Esimerkiksi Metsähovin radioteleskoopilla havaitaan senttimetri- ja millimetriluokan aallonpituuksia.

Myös maailman suurin radioteleskooppi, Etelä-Afrikkaan ja Australiaan tekeillä oleva SKA, Square Kilometre Array, perustuu LOFAR-tekniikkaan.

Sivukuva KAIRAn suojarakennuksista
LOFAR-antenneita Saksassa

Merkittävä teknologiapanostus Lappiin

Nimi KAIRA tulee sanoista Kilpisjärvi Atmospheric Imaging Receiver Array ja se kertoo havaintolaitteen tärkeimmästä tehdävästä: sillä voidaan tutkia ja eräällä tapaa jopa kuvantaa ilmakehän eri kerroksia ja avaruutta lähiavaruudesta aina syvään avaruuteen saakka. Tärkeä tutkimuskohde tulevat olemaan Auringon toiminnan vaikutukset ilmakehässä.

KAIRAlla voidaan selvittää esimerkiksi revontulina näkyvien, Auringosta saapuvien sähköisten hiukkasten aiheuttamia kemiallisia muutoksia yläilmakehässä. KAIRAlla voidaan saada myös uutta tietoa avaruussäästä, johon Auringon toiminta vaikuttaa. ”Lähiavaruuden ja avaruussään merkitys ihmiskunnalle on kasvamassa. Uuden tiedon avulla voimme ymmärtää niitä paremmin ja esimerkiksi ennustaa avaruussäätä”, kertoo johtaja Esa Turunen Sodankylän geofysiikan observatoriosta.

Auringon avaruussäähän aiheuttamat vaihtelut voivat vioittaa ja tuhota lähiavaruudessa maata kiertäviä satelliitteja. ”Esimerkiksi GPS-paikantaminen lisääntyy jatkuvasti ja epäonnistuu, jos avaruussää aiheuttaa GPS-satelliittien signaaleihin odottamattomia häiriöitä. Avaruussäällä on muitakin haitallisia vaikutuksia ihmisen käyttämään teknologiaan”, jatkaa Turunen.

Tutkalla voidaan myös havaita mm. Maan ohi kulkevia asteroideja ja kartoittaa avaruusromua. Sodankylän geofysiikan observatoriossa (SGO) on 1900-luvun alusta lähtien tutkittu Maan ilmakehää ja lähiavaruutta. Suomella on kansainvälisesti johtava asema tietyillä radiotieteen aloilla. Observatoriossa on muun muassa kehitetty uraa uurtavia menetelmiä tutkia lähiavaruutta tutkamittauksilla.

Oulun yliopistoon kuuluva Sodankylän geofysiikan observatorio onkin KAIRAn perustaja. KAIRA liittyy myös Pohjois-Skandinaviassa toimivaan EISCAT-tutkajärjestelmään. Sen päälähetin on 80 kilometrin päässä Tromssassa Norjassa ja KAIRA toimii sen signaalien vastaanotinasemana. KAIRAn avulla kehitetään osaltaan suunnitteilla olevaa EISCAT_3D-järjestelmää. Se on toteutuessaan maailman edistyksellisin suurtehotutka yläilmakehän ja Maan lähiavaruuden tutkimukseen.

1. kesäkuuta 190 MHz:n taajuudella tehty havainto.

KAIRA on toistaiseksi suurin yksittäinen mittalaiteinvestointi SGO:n satavuotisessa historiassa. Oulun yliopisto on rahoittanut sitä 475 875 euron infrastruktuurirahoituksella ja SGO sijoittanut 418 625 euroa.

EU-tukena Lapin liiton koordinoima EAKR-rahoitus on ollut 320 000 euroa ja Sodankylän kunnan tuki on 50 000 euroa. Kaikkiaan kustannukset ovat olleet 1,263 miljoonaa euroa. ”Oulun yliopiston tavoitteena on olla vahva kansainvälinen tutkimuspainotteinen yliopisto. Sodankylän geofysiikan observatorio edustaa tutkimuksen kärkeä parhaimmillaan. Se tekee kansainvälisesti korkeatasoista perustutkimusta, jolle on nähtävissä suorat käytännön sovellukset”, sanoo Oulun yliopiston rehtori Lauri Lajunen.

Rehtori Lajunen vihki KAIRAn käyttöön eilen, 6. kesäkuuta 2013 Kilpisjärvellä. KAIRAN tapahtumia voi seurata mm. KAIRA-blogissa.

Tämän tekstin pohjana on Oulun yliopiston tiedote.


Juttuja samasta aiheesta