Euroopan avaruusjärjestö tilaa Suomesta kokonaisen satelliitin Jari Mäkinen To, 14/06/2018 - 18:59
Jari Mäkinen

Vaikka kyseessä onkin "vain" pieni nanosatelliitti, on kyseessä iso asia monessakin mielessä: koskaan aikaisemmin Euroopan avaruusjärjestö ei ole tilannut suomalaisyritykseltä suorasti tai epäsuorasti kuin alijärjestelmiä avaruusaluksiin, ja ESAlle kyseessä on satelliitin kokoa suurempi asia, koska näin avaruusjärjestö alkaa tilata myös nanosatelliitteja. Reaktor Space Labista tulee näin uranuurtaja eurooppalaisessa avaruustoimessa.

Oikeastaan vielä tärkeämpi asia satelliitissa on sen tehtävä, sillä W-Cube -niminen satelliitti tulee testaamaan uutta 75 GHz:n millimetrin radioaaltoalueen käyttöä tuleville tietoliikennesatelliiteille.

Satelliitin tehtävänä on lähettää ensimmäistä kertaa historiassa näin korkean taajuuden signaalia avaruudesta maan pinnalle. Signaalin kulkeutuminen eri ilmakehän kerroksien läpi on selvitettävä, ennen kuin uutta taajuusaluetta hyödyntävät tietoliikennesatelliitit voidaan suunnitella palvelemaan käyttäjiään halutulla tavalla.

Suomesta mukana ovat paitsi satelliittialustan tekevä Reaktor Space Lab, niin myös varsinaisesti kokeen teknisestä puolesta vastaava VTT.

Reaktor Space Lab käyttää satelliitin tekemiseen "Hello World" -satelliittinsa alustaa ja VTT suunnittelee sekä rakentaa siihen kaksitaajuisen (37,5 GHz ja 75 GHz) majakkalähettimen, jonka lähettämää signaalia tullaan kuuntelemaan hanketta johtavan Joanneum Researchin mittausasemalta Grazista, Itävallasta.

Signaalia ei siis käytetä vielä tiedonsiirtoon, vaan sen avulla testataan sitä, miten 75 GHz:n radiolähetys kulkeutuu ilmakehän läpi.

"VTT on ollut edelläkävijä millimetriaaltoalueen tiedesatelliittien laitekehityksessä ja toisaalta maanpäällisissä 5G-tietoliikenneradioissa. W-Cube-nanosatelliitti on hieno mahdollisuus yhdistää huippuosaaminen ensimmäisten joukossa näistä kahdesta eri sovellusalueesta", kertoo johtaja Tauno Vähä-Heikkilä VTT:ltä.

Itse satelliitti on ns. kolmen yksikön cubesat, eli se on kooltaan kuten avaruudessa oleva Aalto-1. Sen massakin on samaa luokkaa; hieman alle viisi kiloa.

W-Cube on tarkoitus laukaista avaruuteen vuoden 2019 aikana. Sen ohjaaminen tulee tapahtumaan Reaktor Space Labin uudesta komentokeskuksesta aivan Helsingin keskustasta.

Hanke kuuluu ESA:n niin sanottuun ARTES-ohjelmiin, jossa testataan uudenlaisia tekniikoita; tämä hanke koskee satelliittitietoliikennenopeuksien kasvattamiseen liittyviä ratkaisuita. Satelliitti on vain osa hanketta – joskin hyvin tärkeä osa sitä.

"Projektin haku avautui viime kesänä ja VTT pyysi meitä osallistumaan konsortioon", kertoo Reaktor Space Labin toimitusjohtaja Tuomas Tikka.

"Yhteistyömme Hello World satelliitin parissa on sujunut erittäin mukavasti, joten halusimme jatkaa sitä myös tämän projektin parissa.

Tikka kertoo, että ESA ilmoitti ennen vuodenvaihdetta, että konsortio on valittu toteuttamaan hanke, joten Reaktor Space Labissa aloitettiin työt saman tien. Hello World -satelliitin pohjilla satelliitin suunnittelutyö eteni nopeasti ja se läpäisi ensimmäisen, hyvin tärkeän ja vaativan arvioinnin toukokuussa.

"Satelliitin suunnittelu jatkuu vielä kesän mittaan jonka jälkeen aloitamme satelliitin rakentamisen laboratoriossamme Otaniemessä. Tähän mennessä kaikki on sujunut aivan suunnitellusti."

Satelliitti tulee olemaan meidän sekä Suomen ensimmäinen kokonainen ESA:lle tehtävä satelliitti. On hienoa päästä mukaan näinkin historialliseen hankkeeseen, jonka tulokset tulevat palvelemaan uusien tietoliikennesatelliittien kehittämistä kautta maailman.

Kun Tikalta kysyy, mitä kaikkea muuta Reaktor Space Lab on tekemässä, on hän mystinen: "meillä on tekeillä on useita demonstraatiomissioita sekä kaupallisia satelliittihankkeita, joita on tarkoitus lähteä toteuttamaan jo lähitulevaisuudessa. Kerromme näistä pian."

Jos Suomi on tullut mukaan satelliittien tekemiseen paljon muita eurooppalaisia maita myöhemmin, on se astunut avaruusmaiden joukkoon hienosti ja muuttumassa kovaa vauhtia nanosatelliittien suurvallaksi.

Tietoliikenneverkot siirtymässä vauhdilla avaruuteen

Viime vuosina maailmalla on julkaistu kymmeniä hankkeita uusille tietoliikennesatelliiteille ja niiden muodostamille useiden satojen, ellei jopa tuhansien satelliittien konstellaatioille eli satelliittiparville, kuten OneWeb ja SpaceX:n Starlink. Satelliitteja käyttämällä voidaan tarjota nopeita tietoliikenneyhteyksiä harvaan asutuille alueille, lentokoneille ja laivoille.

Satelliittien määrän ja tietoliikennenopeuksien kasvaessa sähkömagneettisen säteilyn spektri ruuhkautuu ja korkeammille taajuuksille siirtyminen on jo lähivuosina välttämättömyys. Myös seuraavan sukupolven 5G-tietoliikenneverkot tulevat käyttämään entistä korkeampia radiotaajuuksia kommunikaatioon pitkälti samasta syystä.

Muita ESA:n hankkeessa mukana olevia tahoja ovat Fraunhofer IAF, LC Technologies, University of Stuttgart ja Université catholique de Louvain.

Jo neljäs suomalaissatelliitti sai lipun avaruuteen – mutta milloin ensimmäinen lähtee?

Jari Mäkinen

Suomesta on tullut yllättäen pieni avaruusmaa: pitkän odottelun jälkeen lähdössä ja suunnitteilla on jo kaikkiaan viisi satelliittia. Koko viisikkoa esiteltiin viime viikonloppuna Kansainvälisen avaruusviikon tapahtumassa Helsingin observatoriossa, ja nyt Iceye ilmoitti kyydin varmistuneen ensimmäiselle satelliitilleen.

Jos kaikki käy hyvin, pääsee Iceyen ensimmäinen satelliitti matkaan ensi keväänä. Epävarmuutena tässä on kuitenkin se, että kantoraketti on SpaceX:n Falcon 9 – siis sama, jonka suuren suosion ja kahden lennot keskeyttäneen onnettomuuden vuoksi myös Aalto-1:n laukaisu on jo yli vuoden myöhässä. 

Aalto-1, Suomen ensimmäinen satelliitti, oli tarkoitus laukaista matkaan jo viime vuoden lopulla, mutta kesällä 2016 tapahtunut Falcon 9:n onnettomuus sysäsi laukaisun hamaan tulevaisuuteen. Sitten muut, tärkeämmät hyötykuormat ja Vandenbergin laukaisukeskuksessa tehdyt rakennustyöt ovat viivyttäneet lentoa, ja nyt syyskuussa tapahtunut Falcon 9:n räjähdys ovat jatkuvasti lykänneet laukaisua. Satelliitti on toimitettu laukaisuvälittäjälle Hollantiin ja sitä on välillä käyty jo katsomassa siellä.

Satelliitti odottaa rauhallisemmin lentoa kuin sen tekijät, sillä lykkääntynyt laukaisu lisää koko ajan lennon kustannuksia ja siirtää sen tieteellistä käyttöä myöhemmäksi. 

Jos SpaceX saa hieman toiveikkaan aikataulunsa mukaan Falcon 9:n lentoon jälleen marraskuussa, saattaisi Aalto-1:tä kuljettava raketti päästä matkaan ensi vuoden alussa.

Vähän aikaa näytti jo siltä, että Aalto-1:n seuraaja, hieman pienempi Aalto-2 pääsisi avaruuteen ensimmäisenä, mutta senkin lento on myöhässä. Satelliitti on tarkoitus kuljettaa Cygnus-rahtialuksella Kansainväliselle avaruusasemalle, mistä se vapautettaisiin kiertoradalle. Tällä haavaa Orbital ATK- yhtiön Antares -kantoraketilla tehtävä lento on suunnitteilla ensi joulukuuksi, mutta se tulee todennäköisesti siirtymään ensi vuoden puolelle.

"Nyt voimme vain odottaa ja jännittää, kumpi pääsee ensinnä avaruuteen", totesi hankkeista Aalto-yliopistossa vastaava apulaisprofessori Jaan Praks.

Ensi keväänä on laukaisuvuorossa myös Reaktor Hello World -satelliitti, joka on puolestaan Suomen ensimmäinen kaupallisen yhtiön tekemä satelliitti. Ohjelmistokehitystä ja digitaalista design-työtä tarjoava Reaktor katsoo myös tulevaisuuteen, missä se voisi pitää yllä omaa tietoliikennesatelliittiverkostoaan. Tämä kuulostaa edelleen hieman hassulta, mutta on täysin realistinen tavoite.

"Meillä on useita asiakkaita, jotka haluaisivat meiltä ostamilleen palveluille ylläpitoa joka puolella maailmaa siten, että emme olisi riippuvaisia muista tietoverkoista", kertoi Reaktorin satelliittikehityksestä vastaava Juha-Matti Liukkonen viikonlopun tapahtumassa. "Olemme siis kehittämässä itsellemme avaruustekniikkaa aivan vakavissamme."

Hello World laukaistaan matkaan intialaisella kantoraketilla näillä näkymin ensi keväänä.

Suomalaissatelliitit kuvakoosteessa: vasemmalla Aalto-1 ja siitä ylhäältä myötäpäivään Aalto-2, Iceye, Suomi 100 -satelliitti ja Reaktori Hello World

Viides satelliitti, Suomi 100 -juhlavuoden kunniaksi tehtävä, mutta tieteellisestikin kiinnostava Suomi 100 -satelliitti laukaistaan ensi vuoden lopulla. Itse satelliittia valmistetaan vuoden aikana ja sitä voi aikanaan seurata lähes reaaliajassa.

Astetta isompia satelliitteja

Uudenlaista tutkatekniikkaa kehittävä Iceye Oy on kenties huimin uusista suomalaista avaruusyhtiöistä, sillä sen laitteet eivät ole enää pieniä cubesat-luokkaan kuuluvia parikiloisia palikoita, vaan "kunnollisia" satelliitteja.

Satelliitit ovat massaltaan hieman alle 100 kg, ja niitä on tarkoitus lähettää ensi keväästä alkaen avaruuteen kokonainen parvi; aluksi kuusi, lopulta kenties 50. Ideana on se, että silloin pienellä tutkasatelliitilla voitaisiin havaita mitä tahansa paikkaa maapallon pinnalla parhaimmillaan jopa noin puolen tunnin viiveellä. Nykyisin saattaa mennä parikin päivää, ennen kuin havaintoja saadaan tietystä paikasta.

"Olemme testanneet tutkaamme liikesuihkukoneilla tehdyillä lennoilla ja itse satelliitin rakentaminen on käynnissä", totesi viikonloppuna Pekka Laurila, Iceyen toinen perustajista. "On todella jännää, kun pitkän kehitystyön jälkeen olemme nyt ottamassa askeleen avaruuteen!"

Ensi alkuun Iceyen tähtäimessä on jäätilanteen seuranta, mutta etenkin kun satelliitteja on enemmän taivaalla, on rajana vain mielikuvitus. Pilvien läpi öin ja päivin havaintoja tekevä tutkasatelliittiparvi voi havaita kätevästi mm. meriä ja vesialueita, asutusta ja vaikkapa kartoittaa metsiä. Myös onnettomuus- ja luonnonkatastrofitilanteissa nopeasti saatavilla tutkakuvilla on käyttöä.

Myöhemmässä vaiheessa ns. synteettisen apertuurin tutkan lisäksi satelliiteissa voisi olla myös minikokoinen monispektrikamera, joka laajentaisi havaintojen käyttöskaalaa.

Euroopassa vastaavaa suunnittelevia kilpailijoita ei ole, mutta Yhdysvalloissa esimerkiksi Planet Labs suunnittelee laukaisevansa 200 satelliittia taivaalle hieman vastaavanlaisia havaintoja tekemään. Suomalaisilla on etunaan kuitenkin omakehitetty, uudenlainen ja parempi tutkatekniikka.

Mutta olennaisinta Aalto-1:n ja Iceyen kannalta on nyt saada Falcon 9 jälleen lentämään – ja että uusia pahoja myöhästymisiä ei tule.

Hello World! – Reaktorin satelliitti lentää ensi vuonna avaruuteen

Jari Mäkinen

Suomalainen digitaalisten palveluiden yhtiö Reaktor kurottaa avaruuteen: aamun uutiset kertoivat yhtiön Hello World -nimisestä satelliitista, joka on tarkoitus laukaista avaruuteen jo ensi vuoden kuluessa.

Tämä aivan yksityisellä rahalla toteutettu satelliitti kiilaa siis toiseksi suomalaiseksi satelliitiksi Aalto-1:n jälkeen – ellei mikään tule sotkemaan suunnitelmia.

Viime kesän Falcon -kantoraketin onnettomuus sotki kummankin hankkeen aikataulua, mutta nyt näyttää siltä, että Aalto-1 pääsee matkaan jo talven kuluessa.

Hello World seurannee sitä vuoden loppupuolella, tosin hanketta vetävän Juha-Matti Liukkosen mukaan laukaisusta on käynnissä nyt kilpailutus ja voi olla, että se tullaan lopulta laukaisemaan matkaan Baikonurin kosmodromista.

Hello World on nykysuunnitelman mukaan muutaman kilon painoinen ja kooltaan 20 x 10 x 10 cm; se siis luokitellaan nanosatelliitiksi ja perustuu yleiseen cubesat-formaattiin.

"Meillä tämä hanke alkoi reilu vuosi sitten, ihan henkilöstön oman kiinnostuksen kautta, ja viime kesänä päätimme polkaista tämän satelliittihankkeen käyntiin nyt syksyllä", kertoo Liukkonen.

"Alkukiinnostuksemme johti ensin yhden kehittäjän osallistumiseen Aalto-1 -hankkeeseen. Samalla lentokonepuolen liiketoimintamme on edennyt hyvin, ja avaruusalan ymmärryksen parantuessa alkoi tuntua luontevalta laajentaa toimintaa sinne suuntaan. Piensatelliittisektorilla on hyvinkin mielenkiintoiset näkymät."

Hahmotelmat erilaisista nano- ja piensatelliittien käyttötavoista ovatkin herkullisia, sillä niitä voidaan käyttää paitsi yksinkertaiseen kuvaamiseen kuin edistyneiden, tarkasti rajattujen tieteellisten havaintojen tekemiseen. Niiden opetuksellinen merkitys on myös suuri, sillä 'oikean' satelliitin tekemisen kautta on helppoa ja innostavaa tutustua suuremmillakin satelliiteilla tehtäviin tutkimuksiin.

Nanosatelliiteilla on mahdollista toteuttaa tulevaisuudessa monia kiinnostavia palveluita, kuten suomalainen Iceye on tekemässä. Edullisten, teknisesti näppärien ja innovatiivisten piensatelliittien tekeminen Suomessa ja niiden palveluiden suunnittelu sekä tarjoaminen sopisivat erinomaisesti Suomen kokoiselle ja kaltaiselle maalle.

"Hello World -satelliittiin liittyy myös Aalto-yliopiston ajatus mahdollisesta avaruuslaboratoriosta, joka voisi tukea hanketta. Eräs keskeinen tavoitteemme onkin potkia alan ekosysteemiä Suomessa käyntiin", jatkaa Liukkonen.

"Suomesta löytyy osaamista ja Aallolta on käytössään kaikki keskeiset testilaboratoriot, joille löytyy kaupallista kysyntää. Projektimme toimii pilottina Aalto-yliopistosta syntyvälle kaupalliselle spin-offille, jolle on jo muitakin asiakkaita näköpiirissä."

Reaktorilta hankkeen alkuvaiheissa on ollut mukana noin 10 hengen kiinnostuneiden joukko, joka on selvittänyt teemaa osin vapaa-ajallaan. Satelliitin projektitiimi koostuu kahdesta ydintekijästä, ja yhtiössä pyritään kierrättämään kaikkia kiinnostuneita osallistumaan hankkeeseen, jotta siihen liittyvä osaaminen ja ymmärrys saadaan levitettyä. 

"Huimaltahan tämä tässä vaiheessa tuntuu", Liukkonen päivittelee. 

"Kuluneen vuoden aikana on tullut pikaopiskeltua joukko yliopistotason kursseja, tutustuttua kiertoratamekaniikkaan sekä avaruusalusten systeemisuunnitteluun, ja nyt kokonaisuus alkaa konkreettisesti valmistua. Prosessi piirustuspöydältä kiertoradalle on pitkä, mutta nyt tuntuu siltä, että lähtölaskenta on jo alkanut - vaikkakin se kestää vielä vuoden!"

Näillä näkymin satelliitin hyötykuormana on kamera, jolla se tulee lähinnä kuvaamaan Maata ja tutkailemaan avaruutta kiertoradalta. Olennisinta hankkeessa onkin vakavan tutkimisen sijaan alan tutkiminen, koulutus, kokemuksen kerääminen ja innostaminen varsinaisten, myöhemmin tulevien sovellusten tekemiseen. Niinpä jo nyt reaktorilaisten mielessä pyörivät seuraavan sukupolven satelliitit...

Tilaa aihepiirin Reaktor RSS-syöte