Aalto-1 kiertää Maata jo tutuksi tulleella, turvallisella polaariradallaan kerran noin 94 minuutissa. Se lentää keskimäärin kaksi kertaa vuorokaudessa Suomen ylitse – läheltä hieman useammin.

Kuluneen viikon aikana Otaniemen maa-asemalta ollaan oltu säännöllisesti yhteydessä satelliittiin ja sitä on vähitellen herätelty toimimaan laukaisun sekä avaruuteen pääsemisen jälkeen.

Kun satelliitti saapuu avaruuteen, on se vähän kuin vastasyntynyt vauva: yllättäen se on uudessa ympäristössä ja joutuu toimimaan itsenäisesti.

Aalto-1 toimii suunnitellusti

Aivan ensin satelliittia vain kuunneltiin. Näin voitiin varmistua siitä, että se toimii.

Sitten sen telemetriatietojen avulla voitiin nähdä, että Aalto-1 toimi jopa erinomaisesti. Sen aurinkopaneelit tuottivat riittävästi virtaa, sen lämpötilat olivat sopivat ja ennen kaikkea sen tietokone sekä muu elektroniikka toimi juuri suunnitellusti.

Ainoa pieni hankaluus oli radiolinkissä ollut kohina, joka johtui ennen kaikkea maa-aseman säädöistä, Kohinan vuoksi yhteys oli hidas, mutta se riitti satelliitin systeemien käynnistämiseen.

Viime päivinä kohinan vähentämisen lisäksi satelliitin toinen UHF-alueella toimiva radiolaitteisto on saatu toimimaan ja myös se toimii kuten pitää. Tietoliikennenopeudet on saatu näin ollen kasvamaan.

Pian dataa alas pikavauhtia

Myös satelliitin rata on saatu määritettyä tarkemmin GPS:n avulla. Näin sen sijainti tiedetään tarkemmin ja antennit voidaan suunnata tarkemmin.

"Kaikki toimii kuten pitää", iloitsee hanketta vetävä Jaan Praks. "Suurinta osaa ylityksistä käytetään datan lähetykseen alas."

"Seuraavaksi otetaan käyttöön nopeampi S-kaistan nopea datalinkki ja sen jälkeen otamme Aalto-1:n kameralla ensimmäisen kuva."

Sen lataus alas maa-asemalle vie kuitenkin vielä vähän aikaa, koska näin aluksi kaikki halutaan tehdä varovasti ja rauhallisesti.

Aalto-1 viettää jo kolmatta vuorokauttaan avaruudessa. Se kiertää Maan kerran noin 94 minuutissa keskimäärin 505 kilometrin korkeudella olevalla radallaan, joka vie sen joka kierroksellaan niin Etelämantereen kuin pohjoisnavan päältäkin.

Sen rataa voi seurata mm. tällä sivulla - napojen kautta kulkeva rata näyttää ylös-alas sahaavalta kaarelta, joka siirtyy joka kierroksella kartalla hieman länteen päin. Suomen päältä Aalto-1 kulkee noin kaksi kertaa vuorokaudessa, mutta läheltä tapahtuvia ohituksia on enemmän.

Näillä suoraan päältä kulkevien ja hieman vierestä menevien ohitusten aikaan satelliittiin ollaan yhteydessä Aalto-yliopistossa olevan maa-aseman kautta. Otaniemestä siis ei vain kuunnella satelliitin majakkasignaalia, vaan myös otetaan vastaan telemetriatietoja sekä ohjataan satelliittia.

Vaikka viime viikkoina päähuomio on ollut Aalto-2 -satelliitissa, joka on jo avaruudessa Kansainvälisellä avaruusasemalla. Se lähetetään sieltä ulos avaruuteen, eli "kunnolla" avaruuteen ensi tiistaina klo 14.30 Suomen aikaa.

Sen edeltäjä, kovasti Falcon 9 -kantoraketin ongelmien vuoksi viivästynyt Aalto-1 pääsee näillä näkymin sen seuraksi Maata kiertämään kesäkuussa.

Konkreettiset valmistelut tätä varten ovat nyt alkaneet: satelliitti on matkalla Intiaan kohti Sriharikotan niemimaalla sijaitsevaa Satish Dhawanin avaruuskeskusta, missä se asennetaan kesäkuun alussa PSLV-raketin nokkaan.

Laatikot, joissa Aalto-1 kumppaneineen ovat matkalla Intiaan, ovat otsikkokuvassa kuvattuna Delftissä, Hollannissa, juuri ennen matkaan lähtöä.

Intia on itse asiassa avaruuden pieni suurvalta, sillä se laukaisee omia satelliittejaan omilla raketeillaan ja suunnittelee jo omien intialaisten avaruuslentäjien lähettämistä. He eivät ole astro- tai kosmonautteja, vaan vyomanautteja. 

Intia laukaisi ensimmäisen satelliittinsa avaruuteen vuonna 1975 neuvostoliittolaisella raketilla ja oman satelliitin omalla raketillaan heinäkuussa 1980. Maa siis ennätti avaruuteen puolisen vuotta Euroopan avaruusjärjestön ensimmäisen Ariane-raketin laukaisun jälkeen.

Tämän jälkeen maa on kehittänyt itselleen varsin kunnianhimoisen avaruusohjelman. Intia on lähettänyt luotaimet Kuuta tutkimaan ja Marsia kiertämään, tehnyt tietoliikenne- ja kaukokartoitussatelliitteja sekä kehittää miehitetyn avaruuskapselin lisäksi myös uudelleenkäytettävää sukkulatyyppistä avaruusalusta. Ensimmäisen miehitetyn aluksen mallikappaleen koelento tehtiin 2014.

Intialla on käytössään nykyisin kaksi kantorakettityyppiä, GSLV ja PSLV.

Näistä GSLV (Geostationary Satellite Launch vehicle) on voimakkaampi, ja se on tarkoitettu geostationaarisatelliittien (päiväntasaajan päällä noin 36 000 kilometrin korkeudessa olevien satelliittien) laukaisuun. 

PSLV on hieman kevyempi ja sen pääasiallinen tehtävä on lähettää matkaan maapallon napojen kautta kulkevia satelliitteja: siitä nimi Polar Satellite Launch Vehicle.

Suuri osa kaukokartoitussatelliiteista ja muut Maata havaitsevat satelliitit käyttävät tällaisia läheltä napoja kulkevia kiertoratoja, koska tältä radalta ne voivat havaita koko maapallon pintaa. Polaarirata sopii hyvin myös Aalto-1:lle, koska silloin se tulee usein myös Suomen päälle ja pystyy tekemään havaintoja koko Suomesta sekä koko maapallosta. Näin myös yhteydenpito satelliittiin käy helposti Otaniemessä olevalta maa-asemalta.

Ensilentonsa PSLV teki 20. syyskuuta 1993, mutta tuo ensilento päättyi ikävästi, koska laukaisu epäonnistui toisen vaiheen asennonsäätöjärjestelmän vian vuoksi. Sen jälkeen tosin kaikki 38 seurannutta lentoa ovat onnistuneet.

Kyseessä on siis hyvin luotettavaksi osoittautunut kantoraketti – tilastojen mukaan parempi kuin Falcon 9. Aalto-1:n voi laittaa intialaiskyytiin turvallisin mielin.

Raketista on kolme versiota, joista Aalto-1:n laukaisussa käytetään raskainta PSLV-XL -versiota. Sen kaikki 16 lentoa ovat onnistuneet suunnitellusti.

Tämä XL-versio eroaa muista lähinnä sen apurakettien koon suhteen. Kaikki versiot ovat 44 metriä korkeita ja niiden rungon halkaisija on 2,8  metriä.

PSLV-XL:n massa lentoonlähdössä on 320 000 kg ja se kykenee lennättämään matalalle kiertoradalle 3800 kg massaltaan olevan kuorman ja aurinkosynkroniselle polaariradalle 1750 kg.

Raketissa on neljä vaihetta ja kuusi lentoonlähdössä toimivaa apurakettia. Vaiheista ensimmäinen ja kolmas toimivat kiinteällä polttoaineella, kuten myös apuraketit. Toinen vaihe ja neljäs vaihe toimivat nestemäisillä ajoaineilla. 

Se, että intialaiset yhdistävät eri tyyppisiä vaiheta on osoittautunut hyväksi ratkaisuksi, sillä esimerkiksi tuleva Ariane 6 käyttää samaa periaatetta. Kiinteällä polttoaineella toimivat raketit ovat edullisia ja luotettavia, mutta niiden työntövoimaa ei voi säätää lennon aikana. Nestemäisillä ajoaineilla toimivia moottoreita puolestaan voidaan ohjata paremmin ja ne voidaan myös sammuttaa sekä käynnistää uudelleen tarpeen mukaan. Toisaalta ne ovat monimutkaisempia ja kalliimpia. 

Tyypillinen PSVL:n laukaisu tapahtuu seuraavaan tapaan:

Suomen ensimmäinen satelliitti Aalto-1 on jo reippaasti yli vuoden myöhässä SpaceX-yhtiön Falcon 9 -kantorakettien ongelmien vuoksi.

Ensin kesällä 2015 yksi raketti räjähti kesken laukaisun ja lykkäsi satelliitin laukaisua myöhemmäksi. Suositun kantoraketin ennestään myöhässä olleet laukaisut jäivät jumiin, ja ruuhkan purkaminen oli vasta menossa, kun raketille tuli toinen takaisku nyt syksyllä. Siinä missä vuoden 2015 onnettomuus tapahtui kesken laukaisun, räjähti raketti nyt syksyllä laukaisualustalla kesken moottorien koekäyttöä edeltänyttä tankkaamista.

Lennot keskeytyivät jälleen ja kyytiä avaruuteen odottavat satelliitit kisasivat paikasta laukaisulistalla kiireytensä perusteella; tässä kisassa oheishyötykuormana kulkeva pieni Aalto-1 ei ole ollut kovin korkealla tärkeyslistalla, mutta nyt kyyti on viimein näköpiirissä. Tuoreimman suunnitelman mukaan suomalaissatelliittia kuljettava lento voisi tapahtua jo heti alkuvuodesta.

Virallisesti SpaceX ei ole vielä saanut viranomaisilta lupaa laukaista Falcon 9 -raketteja uudelleen, mutta onnettomuustutkinta on niin lähellä loppusuoraa, että yhtiö on ilmoittanut tähtäävänsä seuraavaan lentoon 16. joulukuuta. Kyseessä on Kaliforniasta Vandenbergin lentotukikohdasta tehtävä lento, jonka kyytiläisinä on joukko Iridium-tietoliikennesatelliitteja.

Otsikkokuvassa on tuolla lennolla käytettävä raketti saapumassa laukaisupaikalle.

Epävirallisen laukaisulistan mukaan seuraavat laukaisut tapahtuvat jälleen Floridasta. Syksyinen onnettomuus tapahtui laukaisualustalla, joten tuo alusta luonnollisesti vaurioitui pahoin ja sitä korjataan parhaillaan. Lisäksi SpaceX on kuitenkin muokkaamassa kuuluisaa, Apollo-aluksia ja avaruussukkuloita aikanaan matkaan lähettänyttä laukaisualustaa 39A Falcon 9 -kantorakettejaan varten, ja yhtiö aikoo tehdä seuraavat laukaisunsa Floridasta juuri tuolta alustalta. Se ei kuitenkaan ole ihan vielä valmis.

Tammikuulle laukaisulistassa on peräti kolme laukaisua Floridasta, mutta on epätodennäköistä, että kaikki raketit pääsevät matkaan suunnitellusti. Muutenkin suunnitelmat ovat vielä epäselviä ja hieman toiveikkaita: epävirallisessa laukaisulistassa on hahmoteltu ensi vuodelle peräti 36 Falcon 9:n laukaisua, joista kaksi olisi uuden, raskaan Falcon 9 Heavyn laukaisuita.

Jos joku asia on ennalta tiedossa, se on se, että nämä kaikki laukaisut eivät tule toteutumaan tässä aikataulussa.

Aalto-1 makaa yhä edelleen laukaisuvälittäjän hellässä huomassa odottamassa matkaansa laukaisupaikalle Kaliforniaan. Mitään paniikkia ei olekaan, sillä näillä näkymin tätä Suomen historian ensimmäistä satelliittia kuljettava raketti laukaistaan aikaisintaan ensi tammikuussa. 

Satelliittia on käyty Suomesta jo kerran katsomassa ja sen akut on ladattu uudelleen. Kun se vietiin Otaniemestä toukokuussa Hollannin Delftiin ja integroitiin Innovative Solution in Space -yhtiön puhdastilassa kiinnityssäiliöönsä, oletettiin laukaisun olevan enää muutaman kuukauden päässä. Kun odotus on venynyt arvioitua pitemmäksi, on satelliitin systeemien toiminta ollut hyvä tarkistaa ja sen akkujen varaustaso palauttaa korkealle.

Syynä uusimpaan viivästykseen on sama kuin aikaisempiinkin: Falcon 9 -kantoraketti.

Ensimmäinen pitkä viivytys tuli kesällä 2015 tapahtuneesta epäonnistuneesta laukaisusta, joka pysäytti raketin lennot pitkäksi aikaa. Koska SpaceX -yhtiöllä on runsaasti asiakkaita, ja osalla niistä on satelliitteja, jotka on tärkeää saada nopeasti taivaalle, järjesteltiin lento-ohjelmaa sen mukaisesti.

Aalto-1:n lennon päähyötykuormana on taiwanilainen kaukokartoitussatelliitti Formosat-5, jolla ei ole kova kiire taivaalle, joten sen mukana laukaistavat pikkusatelliitit joutuivat odottamaan.

Kun yhtiö oli saanut jo kurottua jonkin verran aikatauluaan kiinni, tapahtui nyt syyskuussa uusi onnettomuus: laukaisua odottanut raketti räjähti laukaisualustallaan juuri ennen rakettimoottorien koepolttoa. Tämän vuoksi lennot on jälleen nyt keskeytetty toistaiseksi.

Näyttää siltä, että syynä onnettomuuteen on raketin tankkien täytössä tapahtunut virhe, eikä siten raketissa itsessään tai laukaisualustassa ole ollut vikaa. Todennäköisesti räjähdys johtui nestehappisäiliön sisällä olevan, tankkien paineistukseen käytettävän typen tankin rikkoontuminen, mutta se lienee seurausta virheellisestä tankkauksesta.

Syy ei ole vielä täysin selvä, ja ilmassa on ollut myös muita, enemmän tai vähemmän uskottavia teorioita. Eräs näistä on sabotaasi, sillä SpaceX:n kilpailijan, Lockheed-Martin -yhtiön Cape Canaveralin laukaisukeskuksessa lähellä sijaitsevalla rakennuksella on ollut epätavallista toimintaa ennen räjähdystä. Samoin on mahdollista, vaikkakin epätodennäköistä, että Falcon 9:n toisessa vaiheessa on jokin epätavallinen vika, joka sai aikaan jo edellisen onnettomuuden kesällä 2015. Sen syy selvitettiin hyvin todennäköisesti, mutta ei täysin varmasti.

SpaceX on toiveikas onnettomuustutkinnan suhteen ja toivoo, että Falcon 9 voisi päästä jälleen lentoon marraskuussa.

Laukaisualusta (Cape Canaveralin alusta no. 40) kärsi suuria vaurioita räjähdyksessä ja sen kunnostamiseen menee kuukausia. Lisäksi taannoinen hurrikaani Matthew teki hieman lisätuhoja. Yhtiö on myös muuttamassa Apollo- ja sukkulalentoihin aikoinaan käytettyä alustaa 39A parhaillaan Falcon 9:n ja sen raskaan version Falcon 9 Heavyn käyttöön, ja se saataneen valmiiksi ennen alustan 40 vaurioiden korjaamista.

Kolmas laukaisualusta on Kaliforniassa, Vandenbergin tukikohdassa, ja seuraavat lennot tehdäänkin todennäköisimmin sieltä.

Suomalaissatelliittia kuljettava lento laukaistaan myös Kaliforniasta, mutta ei ensimmäisellä lennolla: eteen kiilaa ainakin kiireisempi Iridium-tietoliikennesatelliittien laukaisu.  

Jos se lento, ja kaikki muukin menee nyt hyvin, pääsee Formosat-5 – Aalto-1 sen mukana – matkaan aikaisintaan ensi tammikuussa. Näin ollen Suomen satavuotisjuhlavuosi alkaisi komeasti Suomen ensimmäisen satelliitin laukaisuna, ja varsinainen juhlakalu Suomi 100 -satelliitti voisi odottaa vuoden loppuun.

Suomen historian ensimmäisen satelliitin laukaisu viivästyy arvioidusta kesä-heinäkuusta loppusyksyyn. SpaceX -yhtiö on ilmoittanut laukaisuajankohdaksi syys-marraskuun välisen ajan.

Aalto-1 on ollut jo pitkään valmiina lähtöön. Se toimitettiin toukokuussa Hollannin Delftiin ja integroitiin Innovative Solution in Space -yhtiön puhdastilassa kiinnityssäiliöön. Satelliitti odottaa kiinnityssäiliössä kuljetusta kohti laukaisupaikkaa Yhdysvaltojen länsirannikolla sijaitsevaa Vandenbergin tukikohtaa. Kiinnityssäiliö kiinnitetään myöhemmin laukaisupaikalla SHERPA- järjestelmään, joka mahdollistaa useiden satelliittien kuljettamisen samalla raketilla.

"Vaikka viivästykset eivät ole tällä alla epätavallisia, tämä on kaikin puolin harmillinen asia", kertoo projektin vastuullinen vetäjä, professori Jaan Praks. 

"Satelliittia ei ole suunniteltu olemaan toimettomassa tilassa lähes puolen vuoden ajan. Todennäköisesti matkaamme kesän jälkeen vielä kertaalleen Hollantiin varmistamaan satelliitin järjestelmien toimintavalmiuden."

Samalla satelliitin akut myös ladataan uudelleen.

Vaikka Aalto-1 toimitettiin jo toukokuussa eteenpäin hollantilaiselle laukaisuvälittäjälle, on Aalto-1 tiimin kesä kiireinen, sillä Otaniemessä sijaitseva maa-asema siirretään uuteen paikkaan kampuksella. Samalla muun muassa antennijärjestelmän toimivuutta parannellaan. Uudistettu maa-aseman otetaan käyttöön heinäkuussa. Maa-asema tukee Aalto-1:n lisäksi myös Aalto-2 ja Suomi 100 -satelliittien toimintaa.

Satelliitin rakentaminen ei ole vain osien laittamista yhteen ja niiden testaamista, vaan myös koodaamista. Satelliitin ohjelmisto käyttää Linuxia, ja kuten kaikki muukin satelliitissa, on softapuolikin tehty opiskelijavoimin. 

30-senttisen Aalto-1:n sisällä on tusina piirilevyä, jotka sisältävät pääosin varsin tavanomaisia elektroniikkakomponentteja. Kuten yleensä edullisissa nanosatelliiteissa, ei komponentteja ole erityisesti suunniteltu kestämään avaruussäteilyä. 

Luotettavuustasoa voidaan kuitenkin nostaa esimerkiksi hyvällä ohjelmistoarkkitehtuurilla, jossa on huomioitu ympäristön aiheuttamat mahdolliset virhetilanteet.

Aalto-1:n tapauksessa tietotekniikan opiskelija Joonas Javanainen analysoi diplomityössään satelliitin ohjelmistoa ja sen vikamekanismeja.

"Avaruussäteilyn ansiosta yksittäinen bitti voi vaihtua tietokoneen jossain osassa", selittää Joonas. 

"Virheet aiheutuvat ympäristöstä ja niitä tulee joka tapauksessa – vaikka ohjelmointi olisi ollut täydellistä." 

Avaruuslaitteissa säteily saakin aikaan toisinaan toimintahäiriöitä, kun esimerkiksi tietokoneen sisällä säteily osuu työtä tekevään elektroniikkakomponenttiin juuri ikävään aikaan, ja saa aikaan sen, että esimerkiksi bitti vaihtuu toiseen kesken kaiken. Se voi aiheuttaa laskentavirheitä tai kaataa ohjelmiston, tai pahimmassa tapauksessa jopa aiheuttaa pysyviä vaurioita laitteiston toimintaan.

Yleensä se ei kuitenkaan vaikuta juuri lainkaan satelliitin toimintaan, koska satelliitit ja niiden tietokoneet on suunniteltu kestämään tällaisia tapauksia. Samoin Aalto-1 on suunniteltu – ja itse asiassa Joonaksen diplomityön ansiosta suomalaissatelliitti kestää säteilyä hieman paremmin monet vastaavat satelliitit.

Satelliitissa käytetään useita vahtikoiramekanismeja, jotka valvovat järjestelmän eri osia ja voivat esimerkiksi käynnistää satelliitin uudelleen ongelmatilanteissa. Myös maa-aseman kanssa kommunikointia vahditaan, ja satelliitti osaa automaattisesti vaihtaa käytettävää radiota, jos maa-asemasta ei ole kuulunut mitään pitkään aikaan.

"Luotettavuutta voidaan parantaa menetelmillä, joilla pyritään havaitsemaan bittivirheitä. Esimerkiksi maa-asemalta tuleva komento voi bittivirheiden takia korruptoitua matkalla, mutta järjestelmä voi havaita tämän ja pyytää maa-asemaa lähettämään komennon uudestaan", Joonas kertoo.

Tärkeimmät satelliitin osat on kahdennettu, eli laitteita on kaksi kappaletta, joista vain toinen kerrallaan on käytössä. Laitteen rikkoontuessa voidaan käyttää varalla olevaa laitetta. 

"Ennen laukaisua pitää valmistautua haasteisiin ja bittien vaihtumisiin, ja siinä tulee löytää kultainen keskilinja, sopiva valmistautumisen taso. Mitä monimutkaisempia ohjelmistoista tulee, sitä enemmän saatetaan aiheuttaa lisää ongelmia ja sitä kalliimpi nanosatelliitista myös tulee."

Fyysisesti nanosatelliitin ohjelmistoon ei pääse enää käsiksi, koska satelliitti on jo nyt matkalla kohti laukaisupaikkaa. Ohjelmistoa sen sijaan voidaan vielä päivittää, ja vielä satelliitin ollessa avaruudessa voidaan sen ohjelmistoihin tehdä radikaalejakin muutoksia radiolinkin kautta. Siksi ei olekaan mikään ihme, että vaikka Aalto-1:n fyysinen rakentaminen on ohi, jatkuu bittien viilaaminen edelleen. Kuten jokainen koodari tietää, työ ei periaatteessa lopu koskaan, koska ohjelmistosta löytyy aina jotain korjattavaa tai parannettavaa.

Aalto-1 -hankkeeseen on osallistunut satakunta Aalto-yliopiston opiskelijaa ja sen puitteissa on tehty viitisenkymmentä opinnäytettä. Ohjelmistopuolella on ollut töissä yhteensä kymmenisen henkeä kandi-, diplomi- ja erikoistöiden puitteissa.

Satelliitti integroitiin Innovative Solutions in Space -yhtiön puhdastilassa niin sanottuun laukaisuadapteriin, eli erikoiseen kiinnityssäiliöön, jossa se kuljetetaan avaruuteen yhdessä muiden pienten satelliittien kanssa.  

Aalto-1 tiimistä Antti Kestilä, Tuomas Tikka ja Nemanja Jovanović kuljettivat satelliitin Hollantiin ja tekivät sille viimeiset tarkistukset.

Säiliö satelliitteineen kiinnitetään myöhemmin Yhdysvalloissa SHERPA- järjestelmään, joka mahdollistaa useiden satelliittien kuljettamisen samalla raketilla. SHERPA- järjestelmä ja sen kantamat kymmenet satelliitit liitetään Falcon 9 -kantorakettiin myöhemmin kesällä.

Näillä näkymin raketin laukaisun on määrä tapahtua heinäkuussa.

Kuvaraportti integrointipäivästä

Siinä missä suuret satelliitit kuljetetaan laukaisupaikoilleen rahtikoneilla, matkasi Aalto-1 Hollantiin vuorokoneella käsimatkatavarana. Se oli erityisen kuljetuslaukun sisällä vaahtomuovin suojaaman telineen sisällä hermeettisesti suljettuna muovikääröön, jotta se ei pääsisi enää kostumaan eikä sen linsseihin tai aurinkopaneeleihin tulisi roskia.

Loppumatkan laukku sekä satelliitin testivarusteita sisältänyt laukku kulkivat komeasti taksilla.