Suomen ensimmäisen satelliitin, Aalto-1:n, laukaisu avaruuteen on viivästynyt jo lähes kahdella vuodella SpaceX -yhtiön Falcon 9 -kantoraketille tapahtuneiden onnettomuuksien vuoksi. 

Aalto-yliopisto solmi laukaisusopimuksen yhtiön kanssa keväällä 2015 ja laukaisun piti tapahtua sen mukaan samana vuonna.

Sen jälkeen Falcon 9:n laukaisut on keskeytetty yhteensä yli vuoden ajaksi kahden onnettomuuden vuoksi: ensin kesällä 2015 yksi raketti tuhoutui laukaisun aikana ja sitten syksyllä 2016 toinen räjähti ennen laukaisua. Yhtiö oli jo ennen ensimmäistä laukaisua myöhässä aikataulustaan, ja on sen jälkeen jäänyt luonnollisesti vielä enemmän jälkeen suunnitelmistaan. 

SpaceX järjestellyt asiakkaitaan ja niiden satelliitteja tärkeysjärjestykseen, ja osa asiakkaista on vaihtanyt myös toisiin kyyteihin kiertoradalle.

Aalto-yliopisto on liittynyt nyt mukaan näiden odotteluun kyllästyneiden asiakkaiden listaan. Aalto-1:lle on etsitty jo jonkin aikaa vaihtoehtoista laukaisijaa, ja nyt sellainen on löytynyt: Intia.

Satelliitti laukaistaan avaruuteen seuraavalla intialaisten PSLV-kantoraketin lennolla, joka tapahtuu tämänhetkisten suunnitelmien mukaan huhtikuun 23. päivänä.

Ionotroniset laitteet toimivat ionien eli sähköisesti varautuneiden atomien tai molekyylien avulla. Perinteisesti elektroniikan toiminta perustuu elektroneihin, eli atomeissa oleviin sähköisesti varattuihin alkeishiukkasiin. 

Uudenlaiset ionotroniset laitteet ovat tässä mielessä monipuolisia, sillä ne voivat toimia sekä ionien että elektronien avulla. Tekniikan saaminen normaalikäyttöön vaatii kuitenkin vielä monen teknisen haasteen selättämistä.

Aalto-yliopiston tutkijat ovat ottaneet tässä nyt yhden askeleen eteenpäin. He ovat kuvanneet, kuinka happi-ionien liike kompleksioksidisessa materiaalissa saa materiaalin kiderakenteen muuttumaan yhtenäisesti ja palautuvasti aiheuttaen suuria muutoksia sähkövastuksessa.

Nanomagnetism and Spintronics -tutkimusryhmässä tehtiin yhtäaikaisia kuvannus- ja vastusmittauksia läpäisyelektronimikroskoopilla (TEM) käyttäen näytepidintä, jossa on nanokokoinen sähköinen anturi.

Esimerkiksi resistiivinen tietokonemuisti (RRAM) voisi hyödyntää tätä vaikutusta; muistipiirit ovatkin ensimmäisinä tutkijoiden mielessä, kun ionotroniikalle tehdään sovelluksia.

Tarkalleen ottaen kyse on piistä tehty Suomi 100 -juhlavuoden virallisen logon mukainen rakenne.

Nanotekniikan tohtori Nikolai Chekurov teki rakenteen Micronovan puhdastiloissa Espoon Otaniemessä.

Menetelmänä hän käytti kohdistetun ionisuihkun ja kryögeenisen syväetsauksen yhdistelmää, jossa kohdetta pommitetaan ensin raskailla ioneilla ja sen jälkeen syövytetään ICP-RIE:llä, eli induktiivisesti kytketyllä plasmareaktiivisella ionietsauksella.

Samalla menetelmällä on tehty vuonna 2008 maailman pienin Aalto-maljakko, johon mahtui 0,1 femtolitraa.

Kyseessä ei ole standardimenetelmä, vaan sitä on kehitetty professori Ilkka TIttosen johtamassa Micro and Quantum Systems-tutkimusryhmässä useissa eri väitöstutkimuksissa.

”Menetelmä toimii niin, että tasaisen piikiekon pinnalle kirjoitetaan ensin ohuelti gallium-ioneja halutun kuvion, tässä tapauksessa siis juhlavuoden logon, mukaisesti", Chekurov selittää.

"Sen jälkeen kiekkoa syövytetään kaasulla, jolloin ne kohdat, joissa on galliumia, jäävät jäljelle ja alueet, joissa sitä ei ole, syöpyvät pois paljastaen kirjoitetun kuvion. Mitä kauemmin syövytystä jatketaan, sen korkeampi rakenteesta tulee.”  

Menetelmällä paljon käytännön sovelluskohteita

Juhlavuoden logosta olisi menetelmällä voitu tehdä pienempikin, mutta Chekurov ja hänen kollegansa halusivat saada aikaan lähes virheettömän ja täsmälleen alkuperäisen logon designin muotoisen kappaleen.

Sadasosamillimetrin kokoinen logo on niin pieni, että sen erottaa juuri ja juuri valomikroskoopilla.

Kolmiulotteisen rakenteen ihailuun tarvitaan jo elektronimikroskooppia, sillä logon pienimmät rakenteet ovat alle mikrometrin kokoisia. Mikrometri on millimetrin tuhannesosa; ihmisen hiuksen paksuus on noin 100 mikrometriä.

”Samalla valmistusmenetelmällä on toki paljon myös käytännön sovelluskohteita. Sillä voidaan valmistaa hyvin erilaisia mikrorakenteita, joita voidaan käyttää muun muassa fotoniikassa ja vaikka pienten nestemäärien mittaamisessa tai mekaanisina mikroantureina”, Ilkka Tittonen kertoo.

Juttu on Aalto-yliopiston lähettämä tiedote.

Hiljattain käyttöön otettu uusi Helsingin seudun liikenteen (HSL) matkakortinlukija on saanut osakseen kritiikkiä (ja aina usein myös voimasanoja) heikon käytettävyyden ja myöhästymisiä aiheuttavan hitauden vuoksi.

Aalto-yliopiston maisteriopiskelijat analysoivat käyttöliittymän ihmisen ja tietokoneen väliseen vuorovaikutukseen keskittyneellä erikoiskurssilla ja tekivät ehdotuksen uudeksi käyttöliittymäksi yleisöltä ja muilta Aalto-yliopiston opiskelijoilta saamiensa ideoiden pohjalta.

Päättelykone on nimensä mukaisesti päätöksenteossa käytettävä apuväline. Käytännössä se on tietokoneohjelmisto, joka pystyy jäljittelemään haluttua päätöksentekosysteemiä ja löytämään siitä loogisia polkuja – eli päättelee optimaalisia ratkaisuita ongelmaan.

Sellaisen avulla voidaan merkittävästi vähentää tuntemattomien parametrien arviointiin tarvittavien raskaiden simulaatioajojen määrää ja johon on helppo lisätä uusia päättelymenetelmiä.

Otaniemessä on onnistuttu tekemään varsin pätevä sellainen, niin sanottu ELFI-päättelyohjelmisto (Engine for Likelihood-Free Inference), ja se on nyt kaikkien vapaasti käytettävissä.

Hiilikuitua ja hiilikuitumateriaaleilla vahvistettuja muoveja käytetään nykyisin joka puolella urheiluvälineistä autoihin, lentokoneisiin ja avaruusaluksiin. Hiilikuitu on kevyttä ja kestävää, joten se on erinomainen materiaali esimerkiksi liikennevälineisiin, koska niistä saadaan kevyempiä ja siten ne kuluttavat vähemmän polttoainetta.

Ongelmana on kuitenkin se, että hiilikuidut ovat kalliita ja niitä valmistetaan öljypohjaisista aineista. Mikäli hiilikuituja voitaisiin valmistaa edullisemmin ja vielä uusiutuvista raaka-aineista, olisi tilanne erinomainen.

Nyt se on mahdollista: Aalto-yliopiston tutkijatohtori Michael Hummel kehittää menetelmää, jolla puusta voidaan valmistaa teollisesti korkealaatuisia hiilikuituja. Hän sai tutkimukselleen viisivuotisen noin 1,5 miljoonan Starting Grant -rahoituksen Euroopan tutkimusneuvostolta (ERC).

Yksi askel kohti automatisoituja diagnooseja on hanke, jossa etsittiin joukkoistaen näppärää algoritmia nivelreuman hoidon tehokkuutta. Yllättäen puhdas, käsitelty kliininen tieto tuotti paremman tuloksen kuin kliinisen ja geneettisen tiedon yhdistelmä.

Nivelreuma on krooninen tulehduksellinen autoimmuunisairaus, josta kärsii miljoonat ihmiset maailmassa. Sitä hoidetaan usein ns. TNF-estäjähoidolla, mutta se ei tehoa noin kolmasosaan potilaista.

Ongelmana on paitsi aluksi diagnosoida reuma hyvin epämääräisten oireiden pohjalta, niin myös todeta potilaat, joihin TNF-hoito ei tehoa.

Yksi tapa näiden potilaiden löytämiseen on matemaattinen: analysoidaan useita kliinisesti ja geneettisesti saatavia indikaattoreita erityisen algoritmin avulla. Tässä puolestaan ongelmana on kehittää tarpeeksi tehokas algoritmi, eli matemaattinen ongelmanratkaisumenetelmä, jolla voitaisiin arvioida TNF-estäjähoidon tehokkuutta.

Tätä varten keksittiin julistaa kilpailu, joka oli itse asiassa laaja joukkoistettu tutkimus. Laajan kansainvälisen tutkijajoukon toteuttama DREAM-challenge oli jo vuonna 2014, mutta sen tulokset julkistettiin nyt kilpailua sponsoroineessa Nature Communications -aikakausijulkaisussa.

Aurinkokennoja on jo pitkään valmistettu edullisista materiaaleista erilaisilla painotekniikoilla. Painamiseen soveltuvat erityisesti orgaaniset aurinkokennot ja väriaineaurinkokennot.

Ne ovat käteviä, mutta toistaiseksi niiden hyötysuhde on ollut varsin heikko. Jos paneelia voisi tehdä edullisesti paljon ja sillä voisi päällystää melkein kaikkea, ei hyötysuhteesta olisi niin väliäkään, koska tuloksena olisi joka tapauksessa paljon sähköä. Tähän mennessä hinnan ja hyötysuhteen välinen suhde ei kuitenkaan ole ollut vielä niin hyvä, että näiden uudenlaisten aurinkopaneelien käyttö ole vielä yleistynyt.

Aalto-yliopistossa on otettu nyt pieni hyppäys eteenpäin tässä mielessä. Tuloksena on aurinkokennona toimiva valokuva-albumi, joka tehty mustesuihkukirjoittimien periaatteella – kyse on luonnollisesti vain tekniikkaa esittelevästä tuotteesta, jonka mahdollisuudet ovat paljon laajemmat.

"Halusimme viedä painettujen aurinkokennojen idean vielä pidemmälle ja kokeilla, voisiko niiden materiaaleilla tulostaa kuvia ja tekstejä mustesuihkutulostimen avulla, perinteisten painomusteiden tapaan", kertoo yliopistonlehtori Janne Halme.

Normaaliin painomusteeseen absorboituvan valon energia muuttuu lämmöksi. Aurinkokennomuste sen sijaan muuttaa osan tästä energiasta sähköksi. Mitä tummempi väri, sitä enemmän sähköä syntyy, sillä ihmissilmä on herkin juuri sille auringon valon spektrialueelle, jonka energiatiheys on suurin. Tehokkain mahdollinen aurinkokenno on tästä syystä pikimusta.

Aalto-2 on suoraa jatkoa Aalto-1:lle, sillä sen rakentaminen alkoi vuonna 2012 jatko-opiskelijaprojektina, kun ensimmäiset opiskelijat valmistuivat diplomi-insinööreiksi Aalto-1-projektin parista.

"Projektissa on jatkokehitetty Aalto-1-projektissa kehitettyä tekniikkaa ja tietotaitoa", kertoo projektia vetävä apulaisprofessori Jaan Praks.

"Aalto-1 ja Aalto-2 ovat Aallon uuden avaruustekniikan sukupolven osaamisen taidonnäyte." 

Aalto-2 on osa laajaa kansainvälistä QB50-hanketta, jonka tarkoituksena on tuottaa ensimmäistä kertaa kattava malli Maan ilmakehän ja avaruuden välisen rajakerroksen termosfäärin ominaisuuksista.

QB50 koostuu yhteensä 50 nanosatelliitista, jotka laukaistaan satelliittiryppäänä matalalle kiertoradalle. Kiertoradalla satelliitit levittäytyvät nopeasti laajalle alueelle ja tippuvat alle puolessa vuodessa ilmakehään, jossa ne palavat ilmanvastuksen voimasta.

"Aalto-2 kantaa mukanaan Oslon yliopistossa kehitettyä multi-Needle Langmuir Probe (mNLP) hyötykuormaa plasman ominaisuuksien mittaamiseen", Aalto-2-satelliitin projekti- ja laatupäällikkö Tuomas Tikka kertoo

"Tiimimme tärkein tavoite on osoittaa Aalto-yliopistossa suunniteltu ja rakennettu satelliittialustamme toimintakelpoiseksi avaruuden haastavissa olosuhteissa."

Laukaisu loppuvuodesta

Satelliitin monivaiheinen matka Espoon Otaniemestä kiertoradalle alkaa ensi viikolla, kun se toimitetaan Hollannin Delftiin Innovative Solutions in Space puhdastilaan.

Puhdastilassa satelliittiin tehdään vielä viimeiset tarkastukset ja se kiinnitetään Nanoracks-nimiseen laukaisusovittimeen. Sieltä sen matka jatkuu Yhdysvaltojen itärannikolle odottamaan Cygnus-rahtialuksen laukaisua kansainväliselle ISS:n avaruusasemalle. Tämänhetkisen suunnitelmanmukaan alusta kuljettavan Orbital ATK:n Antares-raketin laukaisu tapahtuu loppuvuodesta 2016.

Avaruusasemalla satelliiteja sisältävä sovitin viedään japanilaisen Kibo-modulissa olevan ilmalukon kautta ulos avaruuteen, ja siellä pieni robottikäsivarsi ottaa sovittimen päähänsä. Robottikäsi vie sovittimen turvalliselle etäisyydelle asemasta ja lähettää satelliitit sieltä matkaan.

Tyypillisesti satelliittien irroitus kuvataan aseman ulkopuolella olevalla kameralla ja siten Aalto-2 voidaan nähdä vielä kerran sen jälkeen, kun se asennetaan ensi viikolla laukaisusovittimen sisään.

Satelliitin suunnitteluun ja rakentamiseen on osallistunut kymmeniä opiskelijoita Aalto-yliopiston eri laitoksilta. Integroinnin laukaisusovittimeen Hollannissa suorittavat Aalto-2-satelliitin projekti- ja laatupäällikkö Tuomas Tikka, systeemi-insinööri Nemanja Jovanovic ja systeemisuunnittelija Janne Kuhno. Aalto-2-projektia rahoittavat Tekes ja Aalto-yliopisto.

Uutinen perustuu Aalto-yliopiston tiedotteeseen.

Professorit Katariina Kemppainen (logistiikka), Olli-Pekka Lumijärvi (laskentatoimi), Hannu Ojala (laskentatoimi), Erkki Ormala (innovaatiojohtaminen) ja Liisa Välikangas (innovaatiojohtaminen) julkaisivat eilen erinomaisen digitalisaatiota käsittelevän kirjoituksen, joka katsoo laaja-alaisesti edessämme niin Suomessa kuin koko maailmassa olevia muutosia.

Vanha maailma on hiipumassa, mutta uusi maailma ei ole vielä valmis. Tässä välitilassa on vaikeaa, mutta tämä teksti tarjoaa hyvän väläyksen siitä, mihin olemme menossa. Ja myös muutamia ajatuksia siitä, mitä nyt pitäisi tehdä. Toivottavasti Valtioneuvostossa ja Eduskunnassa ollaan kuulolla.

Tiedetuubi haluaa herätellä osaltaan suomalaisia tarttumaan kiinni mahdollisuuksista julkaisemalla alunperin Aalto-yliopiston nettisivuilla olleen tekstin sellaisenaan:

Digitaalisuus haastaa koko yhteiskuntaamme perin pohjin

Digitalisaatio muuttaa suomalaista yhteiskuntaa monin tavoin. Se tulee hävittämään osan perinteisistä toiminnoista ja toimintatavoista, mutta samalla se tarjoaa uusia mahdollisuuksia uuden elinkeinotoiminnan ja yhteiskunnan kehitykselle. On meistä itsestämme kiinni, minkä tien valitsemme. Uudistamalla vanhoja käytäntöjä ja panostamalla rohkeasti tulevaisuuteen voimme siirtyä digitalisaation voittajien joukkoon. 

Jakamistalous korvaa keskitettyä tuotantoa. Digitaalisuus on mahdollistanut jakamistalouden, jossa resurssit otetaan tehokkaampaan käyttöön. Esimerkkejä on lukuisia: Airbnb-palvelua hyödyntämällä vapaana oleva koti voidaan tarjota lyhytaikaiselle vuokralle. Turo-palvelun avulla yksittäiset autonomistajat voivat laittaa autonsa vuokralle, ja FlightCar-palvelun avulla lentomatkalle lähtevät autoilijat voivat vuokrata autonsa sen sijaan, että jättävät sen seisomaan parkkipaikalle matkan ajaksi. Samalla syntyy liiketoimintaa, joka ei sido pääomaa. Airbnb toimii kuin hotelliketju omistamatta yhtään asuntoa. Uber ja Luft eivät omista autoja eivätkä kuljettajat ole sen palkkalistoilla. Suomen kaltaiseen pääomaköyhään maahan tällainen liiketoimintamalli olisi loistava.

Energian internet vähentää isojen investointien tarvetta. Digitalisaation avulla globaaleja kasvihuonepäästöjä voitaisiin vähentää kymmeniä prosentteja. Yhdysvalloissa panostetaan satoja miljoonia energiainternetin synnyttämiseen, jossa kuka tahansa voi toimia energian tuottajana ja kuluttajana. Energian jakelu ja laskutus tapahtuisi yhteisen digiplatformin kautta aivan samoin kuin tiedon siirto ja laskutus toimii internetissä.

Palveluista muodostuu olennainen osa teollisuuden tarjoamaa. Elämme jälkityöllisessä palveluyhteiskunnassa. Perusteollisuus modernisoi hyvällä vauhdilla toimintatapojaan. Useat suomalaiset konepajayhtiöt ovat siirtymässä teollisen internetin aikaan, jossa kasvua haetaan reaaliaikaisesta laitteiden toiminnan ja kunnon seurantapalveluista. Näissä oloissa kansallisten digitaalisten palvelualustojen rakentaminen on vähintään yhtä tärkeää kuin kansallisen liikenneinfrastruktuurin kehittäminen.

Talouden informaatiovirrat pelkistyvät. Yhdysvaltojen viitoittamalla mallilla EU vähentää yksityisen sektorin taloudellisen informaation tuottamisvelvoitteita tulkiten ne laajalti ”hallinnolliseksi taakaksi”. Systeemisten riskien pelossa yleisen edun kannalta merkittävien yhteisöjen taloudellisen informaation tuottamisen sääntely ja valvonta voimistuu. Talouden informaatiovirrat sekä yksityisellä että julkisella sektorilla muuttuvat rakenteellisemmiksi (esim. XBRL) ja käytettävämmiksi.

Globaali kilpailu koulutuksessa haastaa yliopistot. Suomi haluaa nyt olla innostavan oppimisen kärkimaa, mutta erityisesti korkeakouluopinnoissa on parannettavaa. Maailman parhaat yliopistot tarjoavat korkeatasoisia oppimismahdollisuuksia tavoitteenaan globaalin markkinan valloittaminen ja parhaiden opiskelijoiden rekrytointi. Massaluentojen puuduttamat, verkko-oppimiseen tottuneet nuoret saattavat äänestää jaloillaan. Digitaalisuuden myötä tämä ei vaadi edes ulkomaille muuttoa.

Työ muuttuu. Tulevaisuudessa vakiintuneet työsuhteet ovat vain harvojen etuoikeus. eLancen, 99Designin, Uberin ja Woltin tapaiset yritykset tarjoavat työtä miljoonille ihmisille ympäri maailmaa. Näissä oloissa ihmisten erotteleminen palkansaajiksi tai yrittäjiksi on auttamatta vanhentunut käytäntö. Esimerkiksi Britanniassa ihminen voi samanaikaisesti olla työsuhteessa ja hankkia itse toimeentulonsa.

Verotusmallit päivitettävä. Verotuspohja muuttuu entisestään, kun yhtälöön lisätään vielä media-alan, vähittäiskaupan ja terveyspalvelujen jo käynnissä olevat murrokset? Perinteistä työtä verottamalla ei valtion kirstua täytetä. Tarvitaan uusia verotusmalleja, jotka huomioivat digitalisaation vaikutukset tulonmuodostukseen ja kulutuskäyttäytymiseen. Kestäviä kasvun lähteitä voivat olla digipalvelujen myynti kansainvälisillä markkinoilla ja ympäristöverotus.

Digitaalisuus haastaa yhteiskuntamme perin pohjin, jo kauan sitten sovittuja rakenteita ja toimintatapoja myöten. Elämme ennalta-arvaamattomien muutosten aikakautta. Piilaaksossa ei väsytä puhumaan näistä pelisääntöjä muuttavista epäjatkuvuuskohdista. Jääkö Suomi vapaaehtoisesti jälkeen?