Aalto-1 on ollut vuoden avaruudessa – toimii hyvin ja oppii uusia temppuja
Suomen avaruusalusrekisterin ensimmäinen satelliitti, Aalto-1, laukaistiin avaruuteen tasan vuosi sitten. Vuoteen on mahtunut hankaluuksia, mutta niistä on selvitty enemmän kuin kunnialla. Satelliitti on päässyt tekemään myös merkittäviä havaintoja.
Aalto-yliopiston opiskelijoiden suunnittelema ja rakentama Aalto-1-nanosatelliitti lähti avaruusmatkalleen tasan vuosi sitten intialaisen PSLV-raketin kyydissä. Pitkään odotettu laukaisu sujui mallikkaasti, ja yhteys satelliittiin saatiin heti samana aamuna.
Siitä alkaen siihen ollaan oltu yhteydessä lähes päivittäin Aalto-yliopiston omalta maa-asemalta Otaniemestä ja kokonaisuudessaan hanke on sujunut lähes niin hyvin kuin olisi voinut toivoa: vuoteen mahtuu onnistumisia, onnenkantamoisia ja myös hankaluuksia, joista on selvitty kunnialla. Koska kyseessä on opetussatelliitti, ovat kommelluksetkin olleet juuri oikealla tavalla opetuksellisia, sillä tiimi on joutunut toden teolla opettelemaan satelliitin operointia avaruudessa erilaisissa tilanteissa.
Kuluneen vuoden aikana Aalto-1 on tehnyt tieteellisesti merkittäviä havaintoja Turussa tehdyllä säteilyilmaisimellaan. Viime syksynä se pystyi havaitsemaan juuri oikeaan aikaan oikeassa paikassa Auringosta tulleiden säteilymyrskyjen kehittymistä ja koska sillä saadut mittaustiedot olivat erittäin kiinnostavia, on satelliitin annettu tehdä alun perin suunniteltua enemmän säteilymittauksia.
”Olemme saavuttaneet kaikki tekniset ja tieteelliset tavoitteemme: ymmärrämme nyt varsin hyvin laitteen vasteen elektroni- ja protonisäteilylle ja olemme kartoittaneet Maan matalan kiertoradan säteily-ympäristöä", iloitsee Turun yliopiston avaruustutkimuslaboratorion professori Rami Vainio.
"Parhaillaan analysoimme elektronivyöhykkeen ajallisia muutoksia ja niiden riippuvuutta Maan ohi puhaltavan aurinkotuulen ominaisuuksista. Mittaustemme mukaan aurinkotuulen magneettikentän pohjois-eteläsuuntainen komponentti ennustaa parhaiten sen, kuinka intensiivistä elektronisäteily on matalalla Maan kiertoradalla. Esittelemme tuloksemme ensi kuussa COSPAR-kokouksessa Pasadenassa.”
Säteilymittari on saanut tehdä havaintojaan paljon myös toisesta syystä: oikeastaan ainoa satelliitissa ollut tekninen vika on ollut sen asennonsäädössä, mikä on tehnyt kuvien ottamisen hankalaksi. Sen sijaan säteilymittari ei tarvitse tarkkaa asennonsäätöä, joten siihen ei satelliitin hidas pyöriminen ole vaikuttanut. Hidas pyöriminen on ollut toisaalta myös hyvä asia, sillä satelliitin lämpö on pysynyt hyvin hallinnassa, kun Aurinko on paistanut siihen tasaisesti – itse asiassa samaan tapaan tasaisesti, kuin juhannusmakkara paistuu grillissä, kun makkaraa käännellään koko ajan.
Pyörivä liike on tehnyt kuvien ottamisen hankalaksi siksi, että kameroita ei ole voitu suunnata kohti Maata halutusti. Tuloksena on ollut siksi paljon huonoja otoksia, missä ei näy kuin taivasta tai palanen maapalloa. Lisäksi nopeampi tietolinkki vaatii antennin suuntaamista Maahan, ja koska kuvat ovat varsin suuria, ei huonoja räpsyjä ole kannattanut ottaa ja välittää alas, koska se on vienyt paljon kallisarvoista yhteysaikaa.
Aalto-1 kun voi olla yhteydessä Otaniemeen vain muutaman kerran päivässä, maksimissaan kymmenisen minuuttia kerralla. Esimerkiksi Aalto-1:n ensimmäisen kuvan välittämiseen alas kului useita viikkoja.
Aalto-1:n asennonsäätöjärjestelmä toimii sähkömagneeteilla, jotka vääntävät maapallon magneettikentän avustuksella satelliittia haluttuun suuntaan. Magneetit ovat toimineet koko ajan hyvin, mutta niitä ohjannut tietokoneohjelmisto ei toiminut halutulla tavalla. Sen suhteen suomalaisteekkareilla on kuitenkin puhtaat paperit, sillä asennonsäätöjärjestelmä ohjelmistoineen oli hankittu Saksasta.
"Nähtävästi yksi pieni suomalaissatelliitti ei ollut kovin tärkeä asiakas saksalaisyhtiölle, joten saimme kinuta heiltä pitkään uutta koodia", sanoo Aalto-1 -hankkeen vetäjä Jaan Praks – nyt jo nauraen, sillä päivitetty ohjelmisto on toiminut hyvin ja asennonsäätö toimii nyt paljon aiempaa paremmin.
”Teknistä säätämistä on vuoden aikana ollut yllättävän paljon. Ensimmäisen vuoden jälkeen satelliitti toimii kuitenkin hyvin, ja kaikki järjestelmät ovat toimintakunnossa. Missio jatkuu, ja parhaillaan valmistelemme spektrikameraa uutta kuvasarjaa varten.”
Otaniemi katsoo jo tulevaan
Aalto-1 on jo nyt tehnyt tehtävänsä siinä mielessä, että satelliitin operoinnista on tullut rutiinia. Otaniemen maa-asemaa on paranneltu merkittävästi vuoden aikana. Opiskelijatiimi on Petri Niemelän ja Samuli Nymanin johdolla päivittänyt ohjelmistoa, parannellut antennien ohjausta ja kehittänyt aseman etäkäyttöä. Jatkossa opiskelijat muuttavat maa-aseman kokonaan ohjelmistoradiopohjaiseksi, mikä mahdollistaa sen joustavan käytön myös tulevissa avaruusmissioissa.
”Samaa maa-asemaa on tarkoitus hyödyntää tänä vuonna laukaistavan Suomi 100 -satelliitin, rakenteilla olevan Aalto-3-satelliitin sekä osana Suomen Akatemian huippuyksikköä rakennettavien Foresail-1- ja Foresail-2-satelliittien ohjaamisessa”, Praks kertoo.
Professori Jaan Praks työhuoneessaan.
Samalla myös valmistellaan jo Aalto-1:n lennon loppua. Satelliitissahan on VTT:n rakentaman spektrikameran ja Turun yliopiston ja Helsingin yliopiston yhteisen säteilyilmaisimen lisäksi Ilmatieteen laitoksen kehittämä plasmajarru, joka tulee testaamaan uudenlaista menetelmää, jolla toimintansa päättäviä satelliitteja voitaisiin tuoda avaruudesta hallitusti alas tuhoutumaan ilmakehässä.
Aalto-1 testaa tätä hallittua tuhoutumista lentonsa lopuksi; jarru nimensä mukaisesti hidastaa satelliitin ratanopeutta ja saa sen lopulta putoamaan ilmakehään, missä se tuhoutuu tähdenlentona.
Aalto-1:n avaruusmatkan pituudeksi kaavailtiin alun perin noin kahta vuotta. Praksin mukaan aikataulun pitäminen riippuu plasmajarrukokeen onnistumisesta.
”Jos kaikki menee suunnitellusti, Aalto-1 lähtee jarruttamaan vauhtia noin puolen vuoden kuluttua. Siten se ei jää avaruusromuksi kiertoradalle vaan törmää ilmakehään, näkyen meille viimeistä kertaa pienenä tähdenlentona. Jos jarrujärjestelmä ei jostain syystä toimisi, missio ja sen mittaukset voivat jatkua vuosia.”
