Aalto-1 on askeleen lähempänä avaruutta – Aalto-2 pääsee pian toimintaan

Aalto-1 laukaisusovittimen sisällä
Aalto-1 laukaisusovittimen sisällä

Asiat menevät nyt eteenpäin ja Suomesta on tulossa kaikkien määritelmien mukaan pian avaruusvalta: Aalto-2 singotaan ulos avaruusasemalta ensi tiistaina ja Aalto-1:n laukaisu tulee koko ajan lähemmäksi.

Tietysti näin viime hetkellä on tapahtunut taas pieniä viivytyksiä. 

Kun vielä maaliskuussa näytti siltä, että Aalto-1:n laukaisu tapahtuisi jo huhtikuun lopussa, on lento nyt suunnitteilla kesäkuun  alkuun. Intialaisen PSLV:n laukaisua on lykätty vähä vähältä koko ajan hieman eteenpäin, mikä johtuu osaltaan siitä, että mukaan rakettiin otetaan näin viime hetkellä Aalto-1:n kaltaisia satelliitteja, joita ei oltu alun perin suunniteltu lennolle.

Koska raketissa on tilaa, voidaan satelliitteja ottaa kyytiin lyhyelläkin varoitusajalla. 

PSLV-kantoraketin laukaisua osaltaan lykkäsi myös samalta Satish Dhawanin avaruuskeskukselta viime viikolla laukaistu toinen raketti, joka vei Etelä-Aasian maita varten tehdyn tietoliikennesatelliitin geostationaariradalle.

Aalto-1:n laukaisuvalmistelut ovat edenneet siten, että satelliitti siirrettiin viime viikolla PSLV-raketissa käytettävään niin sanottuun laukaisusovittimeen. Satelliitit asennetaan rakettiin sovittimen sisään ja sovitin kiinnitetään raketin nokkaan päähyötykuorman alle. Satelliitit laukaistaan sovittimesta avaruuteen omille teilleen.

Tämä toimenpide (mistä yllä oleva kuva on) tehtiin Hollannissa, Delftissä samassa puhdastilassa, missä Aalto-1 asennettiin noin vuosi sitten Falcon 9 -kantoraketin kanssa käytettävän sovittimen sisään. Suomalaissatelliitti omn odottanut lentoaan koko ajan Alankomaissa, mutta on viimein juuri näinä päivinä lähdössä matkalleen kohti Intiaa.

Tällä hetkellä siis laukaisu on suunnitteilla kesäkuun alkuun.

Kun Aalto-2 laukaisiin avaruuteen noin kuukaisi sitten, pohdittiin monissa paikoissa muuttuiko Suomi silloin avaruusvallaksi.

Aalto-2 laukaisiin avaruuteen jo 18. huhtikuuta Cygnus-avaruusrahtialuksen mukana ja alus on ollut kiinnitettynä avaruusasemaan huhtikuun 22. päivästä alkaen.

Virallista määritelmää avaruusmaalle ei ole, mutta sellaisena voi pitää sitä, että kyseisen valtion rekisterissä oleva satelliitti on avaruudessa … mieluiten vielä toiminnassa.

Näin ollen Aalto-2 ei tehnyt Suomesta avaruusvaltiota, koska se on virallisesti rekisteröity Belgiaan, eikä satelliitti ole vielä avaruudessa, vaikka onkin jo kiertoradalla. Sehän sijaitsee parhaillaan Kansainvälisen avaruusaseman sisällä, miellyttävästi samoissa olosuhteissa avaruuslentäjien kanssa.

Mutta pian se pääsee toimintaan!

Ensimmäiset QB50-parven satelliitit – joista yksi Aalto-2 on – singottiin ulos asemalta eilen. Cygnuksen mukana on kaikkiaan 28 QB50-satelliittia, eikä niitä kaikkia voida lähettää avaruuteen avaruusaseman sisältä kerralla.

Laukaistavat satelliitit siirretään Cygnuksen sisältä aseman japanilaisen Kibo-laboratorion sisälle, missä ne asetetaan siellä olevan ilmalukon sisälle laukaisusovittimissaan. Ilmalukko suljetaan sisäpuolelta, tyhjennetään ilmasta ja avataan ulkopuolelta, jolloin robottikäsivarsi voi ottaa satelliitit päähänsä. Ne suunnataan ennalta tarkasti laskettuun turvalliseen suuntaan ja ponnautetaan sovittimen sisällä olevien jousien avulla omille teilleen.

Tässä ensimmäisessä lähetyssarjassa on seitsemän usean satelliitin rypästä, ja loput satelliiteista lähetetään ensi viikolla. 

Aalto-2 on tässä toisessa ryppäässä, ja näillä näkymin se pääsee maistamaan avaruuden olosuhteita ja aloittamaan toimintansa tiistaina 23. toukokuuta: sen lähetys avaruusasemalta tapahtuu klo 14.30 Suomen aikaa. 

Aalto-yliopistossa valmistaudutaan jo ottamaan vastaan Aalto-2:n signaali. Avaruusasema ei nouse kuin noin 10 asteen korkeudelle eteläisen Suomen horisontista katsottuna, mutta jos satelliitti alkaa toimia normaalisti, siihen saataneen yhteys myös Otaniemestä.

Joka tapauksessa yhteydenpitoon Aalto-2:n kanssa käytetään pääasiassa paremmissa paikoissa olevia yhteistyökumppanien maa-asemia.

Aalto-1 tulee puolestaan olemaan Maan ympärillä napojen kautta kulkevalla radalla, joten se tulee lentämään myös komeasti suoraan Suomen päällä.

Juttua on päivitetty 18. toukokuuta klo 12.30 Aalto-2:n tarkentuneella lähetysajalla.

Video: näin kvanttitietokonetta voidaan jäähdyttää

Video: näin kvanttitietokonetta voidaan jäähdyttää

Maailmanlaajuinen kilpajuoksu kohti toimivaa kvanttitietokonetta kiihtyy. Kvanttitietokoneella pystymme tulevaisuudessa ratkomaan muuten mahdottomia ongelmia ja kehittämään esimerkiksi monimutkaisia lääkkeitä, lannoitteita tai vaikka tekoälyä.

10.05.2017

Nature Communications -tiedelehdessä 8. toukokuuta julkaistu tutkimustulos kertoo, miten kvanttilaskennassa voidaan poistaa haitallisia virheitä. Tämä on uusi käänne kohti toimivaa kvanttitietokonetta.

Valokuva senttimetrin kokoisesta piisirusta, jossa on rinnakkain kaksi suprajohtavaa värähtelijää ja niihin kytketyt kvanttipiirijäähdyttimet. Kuva: Kuan Yen Tan

Kvanttitietokonekin tarvitsee jäähdyttimen

Kvanttitietokoneet poikkeavat käytössämme olevista koneista niin, että ne laskevat tavallisten bittien sijaan kvanttibiteillä eli kubiteilla. Kun läppärissäsi rouskuttavat bitit ovat nollia tai ykkösiä, kubitti voi olla samanaikaisesti molemmissa tiloissa. Kubittien muuntautumiskyky on monimutkaisten laskujen edellytys, mutta se tekee niistä myös herkkiä ulkoisille häiriöille.

Kuten tavalliset sähkölaitteet, myös kvanttitietokone tarvitsee mekanismin viilentymiseen. Yhdessä laskussa saatetaan tulevaisuudessa käyttää tuhansia tai jopa miljoonia loogisia kubitteja, ja jotta laskutoimituksesta saadaan oikea tulos, pitää jokainen niistä nollata laskun alussa.

Jos kubitit ovat liian kuumia, nollaus ei onnistu, koska ne hyppivät liikaa eri tilojen välillä. Tähän Mikko Möttönen ryhmineen on kehittänyt ratkaisun.

Jäähdytin tekee kvanttilaitteista luotettavampia

Aalto-yliopiston tutkijaryhmän kehittämä nanokokoinen jäähdytin ratkaisee jättimäisen haasteen: sen avulla lähes kaikki sähköiset kvanttilaitteet voidaan alustaa nopeasti. Näin laitteista tulee tehokkaampia ja luotettavampia.

Kvanttijäähdytin

“Olen työstänyt tätä laitetta viisi vuotta ja vihdoinkin se toimii!”, riemuitsee Möttösen ryhmässä tutkijatohtorina työskentelevä Kuan Yen Tan.

Tan jäähdytti kubitin kaltaista värähtelijää hyödyntämällä yksittäisten elektronien tunneloitumista vain kahden nanometrin paksuisen eristekerroksen läpi. Hän antoi elektronille ulkoisella jännitelähteellä hieman liian vähän energiaa suoraa tunneloitumista varten. Siksi elektroni kaappaa tunneloitumiseen tarvitsemansa lisäenergian läheiseltä kvanttilaitteelta ja siksi laite viilenee. Jäähdytyksen voi kytkeä pois päältä säätämällä ulkoisen jännitteen nollaan. Silloin edes kvanttilaitteen luovutettavissa oleva energia ei riitä puskemaan elektronia eristeen läpi.

“Meidän laitteella saadaan kvantit kuriin”, Mikko Möttönen kiteyttää.

Seuraavaksi tutkijat aikovat jäähdyttää ihan oikeita kvanttibittejä, laskea jäähdyttimellä saavutettavaa minimilämpötilaa ja rakentaa sen on/off-kytkimestä supernopean.

Juttu on Aalto-yliopiston tiedote lähes suoraan kopioituna.

Video: Katso Aalto-2:ta kuljettaneen raketin laukaisu 360°-laseillasi

Video: Katso Aalto-2:ta kuljettaneen raketin laukaisu 360°-laseillasi

Muun muassa Aalto-2 -satelliittia kuljettanut Cygnus-avaruusrahtialus laukaistiin matkaan eilen tiistaina onnistuneesti.

19.04.2017

Kyseessä oli ensimmäinen kerta, kun Nasa välitti laukaisun virtuaalilaseilla katsottavassa muodossa striimattuna 360°-videona; tämä video on nyt yllä ja tunnelmaan pääsee näin jälkikäteenkin.

Juuri nyt Cygnus kipuaa korkeammalle kiertoradalle ja saapuu lauantaina iltapäivällä Suomen aikaa Kansainvälisen avaruusaseman luokse.

Astronautit Peggy Whitson ja Thomas Pesquet ottavat siitä kiinni aseman robottikäsivarrella klo 13.05 Suomen aikaa – jos kaikki menee suunnitellusti.

Sen jälkeen kaksikko laittaa Cygnuksen avaruusaseman Unity-moduulin kohti Maata (alaspäin) osoittavaan telakointiporttiin.

Alustavien tietojen mukaan Aalto-2:n vapauttaminen omille teilleen avaruuteen saattaa tapahtua vielä eilen kaavailtua pikemmin: suomalaissatelliitti ja muut QB50-parven satelliitit saattavat päästä toimintaan jo toukokuun alussa!

 

Video: Millainen on Aalto-2:lle kyydin avaruuteen antavan Cygnus-rahtialuksen lento?

Video: Millainen on Aalto-2:lle kyydin avaruuteen antavan Cygnus-rahtialuksen lento?
15.04.2017

Tänään lauantaina on enää kolme vuorokautta Aalto-2:n laukaisuun. Pikkusatelliitti saa kyydin taivaalle Cygnus-avaruusrahtarilla, ja tämänpäivänen video kertoo sen lennosta.

Video: Aalto-2:n neljäs lähtölaskentavideo tekee paljastuksia 60-vuotiaasta Atlas V -kantoraketista

Video: Aalto-2:n neljäs lähtölaskentavideo tekee paljastuksia 60-vuotiaasta Atlas V -kantoraketista
14.04.2017

Millainen on Atlas V, Cygnus-rahtialuksen ja Aalto-2:n sen sisällä avaruuteen laukaiseva kantoraketti?

Kyseessä on jo 60-vuotias mannertenvälinen ohjus, joka on tosin vuosikymmenten kuluessa kokenut monta kauneusleikkausta ja saanut pintansa alle paljon uutta tekniikkaa. Oikeastaan vain nimi on sama kuin aikanaan myös ensimmäiset amerikkalaiset astronautit kiertoradalle laukaisseella raketilla...

Video: Aalto-2:n kolmas lähtölaskentavideo kertoo miten ja miksi satelliitteja lähetetään avaruusasemalta

Video: Aalto-2:n kolmas lähtölaskentavideo kertoo miten ja miksi satelliitteja lähetetään avaruusasemalta
13.04.2017

Aalto-2:n laukaisu lähestyy! Tällä videolla keskitytään pohtimaan sitä, miten ja miksi pieniä satelliitteja – kuten Aalto-2 – lähetetään Kansainväliseltä avaruusasemalta.  

Video: Aalto-2:n laukaisu lähestyy ja videolähtölaskenta alkaa tänään

Video: Aalto-2:n laukaisu lähestyy ja videolähtölaskenta alkaa tänään
11.04.2017

Pitkä odottelu alkaa lopultakin olla ohitse, sillä Aalto-2 laukaistaan avaruuteen Cygnus-avaruusrahtialuksen sisällä Floridasta viikon kuluttua.

Tiedetuubi on enemmän kuin tunnelmassa mukana ja juhlistaa lähtöä näyttämällä satelliitin sekä lennon eri vaiheita joka päivä pienin videoin laukaisuun saakka. Laukaisu tapahtuu näillä näkymin 18. huhtikuuta klo 18.11 Suomen aikaa – siis erinomaiseen aikaan laukaisun seuraamisen kannalta.

On tietysti mahdollista, että Atlas V -kantoraketti ei pääsekään matkaan teknisistä tai sääolosuhteista johtuvista syistä, mutta nyt kaikki näyttää erittäin lupaavalta.

Videosarja alkaa kuitenkin yleiskatsauksella siihen, missä Aalto-1 ja Aalto-2 ovat parhaillaan. Kummakin kannalta eletään nyt jänniä aikoja!

Nyt materiaaleja voi rakentaa atomi atomilta

Nyt materiaaleja voi rakentaa atomi atomilta

Aalto-yliopiston tutkijat ovat onnistuneet luomaan atomihiloja, joilla on ennalta määritelty sähkövaste. Tutkimustulokset tuovat synteettiset kvanttimateriaalit askeleen lähemmäs todellisuutta.

03.04.2017

Yksittäisiä atomeja on kyetty liikuttelemaan hallitusti tunnelointimikroskoopin (STM) avulla ensimmäisen kerran jo yli kaksikymmentä vuotta sitten. Atomien tarkka järjesteleminen näytteessä avaa kuitenkin uusia mahdollisuuksia. Materiaalin elektronisia ominaisuuksia on mahdollista muuntaa atomirakennetta muokkaamalla ja siten luoda uusia, keinotekoisia materiaaleja.

Kolmen tutkimusryhmän yhteistyö Aalto-yliopistossa on nyt tehnyt tästä mahdollisuudesta totta. Yhdistämällä uusia kokeellisia ja teoreettisia ideoita, tutkimusryhmät onnistuivat kontrolloimaan elektronisia ominaisuuksia tärkeissä mallijärjestelmissä.

Ryhmien johtajina toimivat Peter Liljeroth (Atomic Scale Physics), Teemu Ojanen (Theory of Quantum Matter) ja Ari Harju (Quantum Many-Body Physics).

Keinotekoiset materiaalit luotiin järjestelemällä kloorivakansseja kuparikiteen pinnalla tunnelointimikroskooppia käyttäen neljän kelvinasteen (–269 °C) lämpötilassa.

”Atomirakenne määrittelee tietysti sähköiset ominaisuudet myös oikeissa materiaaleissa, mutta keinotekoisten materiaalien kohdalla hallitsemme rakennetta täysin. Periaatteessa voisimme ottaa kohteeksi minkä tahansa elektronisen ominaisuuden ja toteuttaa sen kokeellisesti”, toteaa Robert Drost, joka toteutti kokeet Aalto-yliopistossa.

Yllä olevalla videolla näkyy, miten tutkijat liikuttavat yksittäisiä atomeja mikroskoopissa ja järjestävät vakansseja yhdessä klooriatomikerroksessa. Näin saatiin tehtyä atomihiloja, joilla on ennalta määritelty sähkövaste.

Lähestymistapa ei kuitenkaan rajoitu tutkijaryhmän valitsemaan kloorijärjestelmään. Samaa menetelmää voidaan soveltaa moniin pinta- ja nanotieteen tunnettuihin järjestelmiin. Se voidaan jopa mukauttaa mesoskooppisiin järjestelmiin, kuten kvanttipisteisiin, joita kontrolloidaan litografisten prosessien avulla.

Atominkokoamismenetelmäänsä käyttämällä tutkijaryhmä todisti, että sähköistä rakennetta voidaan hallita rakennetuissa atomihiloissa luomalla kaksi erilaista keinotekoista rakennetta. Inspiraation näihin ryhmä sai perusluonteisista mallijärjestelmistä, joilla on eksoottisia elektronisia ominaisuuksia. Ensimmäisessä järjestelmässä, niin kutsutussa dimeeriketjussa, saadaan aikaan topologisia faasirajatiloja. Tutkijat onnistuivat luomaan tällaisia atomin tarkkuudella määriteltyihin paikkoihin rakennetta kontrolloimalla.

”Topologisten kvanttimateriaalien tutkimus on yksi nykyfysiikan aktiivisimmista tutkimusaiheista. Tutkimustuloksemme osoittavat, että ala on kehittynyt siihen pisteeseen, että aineen eksoottisia faaseja voidaan suunnitella ja valmistaa keinotekoisesti”, akatemiatutkija Teemu Ojanen selittää.

Toisella tutkituista järjestelmistä, Liebin hilalla, on eksoottinen elektronirakenne, joka voi olla merkityksellinen keinotekoisten magneettisten tai suprajohtavien materiaalien toteuttamisen kannalta.

”On ennustettu, että tässä järjestelmässä on niin sanottu litteä vyö, jossa elektronit käyttäytyvät aivan kuin niiden massa olisi hyvin suuri, mikä voi johtaa magneettisuuteen ja suprajohtavuuteen. Aiomme testata tätä tulevissa tutkimuksissa”, Harju selittää.

”Tutkimustuloksemme avaavat uuden tutkimusalueen, jossa kokeellisten ja teoreettisten tutkimusryhmien tiivis yhteistyö johtaa varmasti moniin jännittäviin löytöihin. Olemme perustamassa uutta huippuyksikköä designer-materian tutkimukselle tämän tutkimuksen jatkamiseksi. On harvinaista, että voimme keksiä teoreettisesti jonkin rakenteen, jossa on kiinnostavia ominaisuuksia, ja sitten kävellä suoraan laboratorioon toteuttamaan sen käytännössä”, Liljeroth summaa.

Tutkimustulokset julkaistiin Nature Physics -lehdessä 27. maaliskuuta.

Video ja artikkeli perustuvat Aalto-yliopiston tiedotteeseen.