isaware

Taas uusi suomalaissatelliitti: Sunstorm lähetetään tarkkailemaan aurinkomyrskyjä

La, 05/18/2019 - 20:51 By Jari Mäkinen
Sunstorm avaruudessa

Suomalaiset startup-yritykset Isaware ja Reaktor Space Lab tekevät uudenlaista teknologiaa avaruussään ennustamiseen. Euroopan avaruusjärjestön tilaama ainutlaatuinen tutkimuslaite ja sitä varten mittatilauksena tehty nanosatelliitti lähetetään avaruuteen hieman yli vuoden kuluttua.

Hanke on nyt ajankohtainen, koska tämä kokonaan suomalaisvoimin tehtävä mittalaite läpäisi Euroopan avaruusjärjestön tekemän tiukan katselmuksen tiistaina.

Kyseessä on laite, joka havaitsee Auringosta tulevia voimakkaita roihupurkauksia ennen näkemättömällä tarkkuudella röntgensäteiden aallonpituusalueella. Purkaukset näkyvät röntgenalueella hyvin ja havaintojen avulla voidaan ennustaa varsin tarkasti purkausten mahdollisesti maapalloon osuvia avaruusmyrskyjä.

Tarkat tiedot mahdollisesti vaarallisista aurinkopurkauksista voivat ihmishenkien turvaamisen lisäksi säästää miljardeja euroja, kun avaruusmyrskyihin voidaan varautua ennalta; kun niistä saadaan ennakkovaroitus, voidaan myrskyn haittavaikutuksia  nykyajan automatisoidussa yhteiskunnassa vähentää.

Avaruusmyrskyt häiritsevät ja saattavat katkaista radioliikennettä, sekoittaa satelliittipaikannuslaitteita, kuormittaa sähkönsiirtoverkkoa, nopeuttaa öljy- ja kaasuputkien korroosiota sekä aiheuttaa kohonnutta riskiä mm. lentoliikenteessä̈ ja avaruusmatkailussa. Pahimmillaan avaruusmyrskyt voivat jopa tuhota verkkoyhteyksiä̈, elektroniikkaa ja satelliitteja.

Suomalaissatelliitin mukaan laitettava Sunstorm-mittalaite on  tieteelliseen tarkkuuteen pystyvä, avaruuskäyttöön soveltuva miniatyrisoitu röntgenspektrometri.

Laitteen avulla osoitetaan tekniikan toimivan avaruudessa, minkä jälkeen samaan teknologiaan perustuva laitteita voidaan asentaa tuleviin, operationaalisiin avaruussääsatelliitteihin.

Sunstorm-mittalaite on alumiinipintainen. Satelliitin runko on musta.

Sunstorm-mittalaite on alumiinipintainen laatikko etualalla. Satelliitin runko on musta kappale taustalla. Paksu johto menee testilaitteistoon, eikä sitä ole lopullisessa satelliitissa.
-

“Instrumentti on täysin käyttövalmis konsepti tulevaisuuden avaruussäämonitorialustoille”, toteaa tohtori Juhani Huovelin, Isaware:n hallituksen puheenjohtaja.

Instrumenttia suunnitellaankin jo käytettäväksi Euroopan avaruusjärjestön ja Yhdysvaltain avaruussääpalvelusta vastaavan NOAA:n uusissa avaruussäämissioissa.

Pienikokoinen ja edullinen nanosatelliitti sopii erinomaisesti nopeaan ja kustannustehokkaaseen teknologiatestaamiseen. Noin kenkälaatikon kokoinen, niin sanottu kahden yksikön CubeSat  perustuu Reaktor Space Labin nyt avaruudessa olevaan Hello World -satelliittiin ja sen perusteella kehitettyyn, myös ESA:n tilaamaan W-Cube -satelliittiin.

“Yhteiskunnan nojatessa enemmän ja enemmän paikannuspalveluihin ja tietoliikenteeseen avaruussään ilmiöiden ennustaminen on tärkeämpää kuin koskaan ennen. Tässä kehityksessä Suomella on avainasema ja mahdollisuus olla maailman johtava avaruussäätoimija.”, kertoo Reaktor Space Labin toimitusjohtaja Tuomas Tikka.

Noin 800 000 euroa kokonaisuudessaan maksavan hankkeen rahoittajina toimivat Euroopan avaruusjärjestö ESA sekä Business Finland.

Hanke tuo vastaisuudessa sijoituksia takaisin paitsi parantuneina avaruussääennusteina, niin myös kaupallisesti: myös muita mittalaitteita voidaan lennättää avaruuteen nopeasti ja edullisesti mm. suomalaistekoisin nanosatelliitein. Sunstorm-konseptia voidaan myös käyttää  uuden sukupolven hajautettuna instrumenttiverkostona.

16.5. pidetyn tilaisuuden puhujat: (vasemmalta) Juha-Pekka Luntama, Janne Kuhno, Juhani Huovelin, Kimmo Kanto ja Ari-Matti Harri.

16.5. pidetyn tilaisuuden puhujat: (vasemmalta) Juha-Pekka Luntama, Janne Kuhno, Juhani Huovelin, Kimmo Kanto ja Ari-Matti Harri.
-

Aurinko on elämänantajamme ja myös suuri uhka

Elämä maapallolla ei olisi mahdollista ilman Aurinkoa, sillä lähes kaikki energiamme on peräisin suorasti tai epäsuorasti siitä.

Hyvin aktiiviseksi äityvä Aurinko voi olla myös uhka, koska se saa aikaan voimakkaita avaruusmyrskyjä ja geomagneettisia häiriöitä.

"Tekninen yhteiskuntamme on aiempaa haavoittuvampi avaruusmyrskyille", totesi Euroopan avaruusjärjestön Avaruusturvallisuusohjelman avaruussääpalvelun vetäjä Juha-Pekka Luntama torstaina 16.5. pidetyssä Sunstorm -esittelytilaisuudessa.

"Myrskyille emme voi mitään, mutta aiempaa tarkempi ja parempi Auringon tarkkailu auttavat meitä varautumaan paremmin avaruusmyrskyihin."

Auringon aktiivisuuden odotetaan lisääntyvän vuoden 2019 aikana ja saavuttavan seuraavan huippunsa noin vuonna 2024.

Auringon koronan massapurkaukset, eli suuret hiukkasryöpyt Auringon koronasta aiheuttavat häiriöitä ja voivat vaurioittaa elektroniikkaa, lamauttaen teknisiä järjestelmiä pahimmillaan hyvin laajoilla alueilla.

Vuonna 1989 tapahtunut aurinkomyrsky esti miljoonien kanadalaisten sähkönsaannin keskellä talvea.

Mitatun historian voimakkain avaruussäämyrsky oli ns. Carringtonin myrsky vuonna 1859, jolloin muun muassa Yhdysvaltain eteläosissa lennättimien johdot kipunoivat ja lennätintoimistoja syttyi palamaan. Revontulet näkyivät Karibialla asti.

Jos vastaavanlainen avaruusmyrsky pääsisi yllättämään nyt, olisi massiivisia vaikutuksia, joiden kustannukset nousisivat varovaistenkin arvioiden mukaan satoihin miljardeihin euroihin.

Siksi Euroopan avaruusjärjestö suunnittelee uutta satelliittia, joka sijoitettaisiin avaruuteen niin sanottuun Lagrangen viidenteen tasapainopisteeseen, mistä se pystyy näkemään "sivusta" Auringosta kohti Maata tulevia hiukkaspilviä sekä voisi havaita Auringon pintaa ennen, kuin se Auringon pyöriessä kääntyy kohti meitä. Näin saisimme ennakkotietoa mahdollisesti vaarallista aktiivisuusalueista Auringon pinnalla.

Eräs satelliitin havaintolaitteista on Sunstorm, joka pystyisi analysoimaan roihupurkauksiksi kutsuttujen magneettisten räjähdysten yhteydessä syntyviä röntgenpulsseja lähes kirurgisen tarkasti. Näitä purkauksia voidaan havainnoida vain avaruudessa olevalla mittalaitteella.

ESA, Nasa ja muut avaruusjärjestöt ovat jo pitkään kehitelleet teknologioita Auringon röntgensäteilyn havaitsemiseen. ESA:n vertailussa suomalainen röntgeninstrumentti oli selkeä voittaja ja vuoden 2017 lopulla Euroopan Avaruusjärjestö käynnisti konseptille yhden historian nopeimmista avaruusinstrumentin kehitysprojekteista.

Tuloksena oli Sunstorm 1, jonka kehitti suomalainen teollisuustiimi Isawaren johdolla vain 16 kuukauden aikana. Instrumentti on tarkoitus laukaista avaruuteen Reaktor Space Labin tekemällä nanosatelliitilla vuonna 2021.

Teollisuustiimiin kuuluvat Isaware, Aboa Space Research Oy, Oxford Instruments Technologies sekä Talvioja Consulting.

Suomi on muutenkin voimakkaasti mukana paitsi avaruussään tutkimuksessa, niin myös sen konkreettisessa seurannassa. Ilmatieteen laitos johtaa kansainvälistä, kansainvälisen siviili-ilmailujärjestä ICAO:n tilaamaa PECASUS-avaruussääpalvelukeskusta. "Se edistää avaruussään rutiininomaista ennustamista ja valvontaa", kuvailee Ari-Matti Harri, PECASUS-konsortion koordinattori. 

Sen avulla liikenneilmailu voi varautua avaruussään mahdollisiin vaaroihin, jotka ovat olennaisia etenkin lähellä napa-alueita. Voimakkaiden geomagneettisten myrskyjen aikaan lentomiehistöt voivat päättää lentää matalammalla tai muuttaa reittiä. jotta koneen miehistöön ja matkustajiin kohdistuisi vähemmän avaruudesta tulevaa säteilyä.

Seppo Korpela ja Janne Kuhno esittelevät Sunstromia.

Seppo Korpela ja Janne Kuhno esittelevät Sunstromia; toukokuun alussa instrumentin toiminnallinen testimalli ja satelliitin mallikappale liitettiin ensimmäisen kerran yhteen. Laitteet on tehty ennätyksellisen nopeasti.
-

"Uusi avaruus" on suuri mahdollisuus Suomelle

Sen jälkeen, kun ensimmäiset suomalaistekoiset satelliitit lähetettiin avaruuteen kevätkesällä 2017, on Maata kiertämään lähetetty kaikkiaan kuusi satelliittia. Rakenteilla on useita,  ja nyt esitelty aurinkotutkimussatelliitti on viimeisin lisä tähän listaan.

"Suomalainen avaruusala voi nykyisin hyvin ja uusia yrityksiä sekä innovaatioita syntyy koko ajan", iloitsi Business Finlandin avaruusasioista vastaava johtaja Kimmo Kanto tilaisuudessa.

"Elinkeinoministeriö on tunnistanut digitaalisuuden ja uuden teknologian luomat uuden kasvun mahdollisuudet, ja avaruussovellukset ovat olennainen osa tätä. Suomen voimassa olevat sitoumukset Euroopan avaruusjärjestön ohjelmiin ovat pitkäkestoisia ja nykyinen rahoitustaso kattaa näiden käynnissä olevien ohjelmien kustannukset vuoteen 2023 asti."

"Alan voimakkaan kasvun ja vaikuttavuuden vuoksi toivomme, että tähän saataisiin tasokorotus, joka mahdollistaisi Suomen osallistumisen uusiin New Space -toimintaa tukeviin ohjelmiin ESA:n ministerikokouksessa marraskuun lopussa.”

Vuonna 2016 perustettu Reaktor Space Lab on laajentanut toimintaansa voimakkaasti ja tekee parhaillaan kolmea satelliittia.

Samana vuonna perustettu Isaware puolestaan on osoittanut, että avaruustutkimuksessa kerätty tietotaito voi tuoda kiinnostavia sovelluksia maanpäällisissä käyttötarkoituksissa. Yhtiö kehittää neuroverkkoja ja koneoppimista hyödyntäviä ratkaisuja mm. turvallisuusalan, pelastustoimen ja ihmisvirtojen seurannan tarpeisiin, joiden juuret ovat tieteellisen tiedon käsittelyssä.

Tämä joukko on viemässä meitä Merkuriukseen

Ma, 05/07/2018 - 22:58 By Jari Mäkinen
BepiColombo-hankkeeseen osallistuvia suomalaisia

Merkuriukseen lähtevä eurooppalaisluotain BepiColombo on tällä hetkellä laukaisupaikallaan, missä sitä ollaan valmistelemassa loka-marraskuun vaihteessa tapahtuvaan laukaisuunsa. Hankkeeseen osallistuu myös koko joukko suomalaisia tutkijoita ja insinöörejä – he esittelivät hanketta ja töitään tänään Helsingissä.

BepiColombo on ehdottomasti kiinnostavin tulossa olevista planeettalennoista: tarkoituksena on lennättää kaksiosainen alus Merkuriukseen ja tutkia tätä Aurinkoa lähintä planeettaa, avaruutta sen luona sekä Aurinkoa monilla erilaisella mittalaitteella. Näistä yksi on kokonaan suomalainen ja toisessakin on paljon suomalaista osaamista.

Jotta luotain pääsisi suunnitelman mukaan perille, täytyy sen lähteä matkaan 5. lokakuuta – 29. marraskuuta välisenä aikana. Laukaisuaika on tiukka, koska pelkästään Maan ja Merkuriuksen ei tule olla radoillaan juuri sopivissa paikoissa, vaan myös Venuksen siinä välissä tulee olla juuri sopivasti. Pitkään kestävän lentonsa aikana luotain kun lentää kahdesti Venuksen ohitse, jotta sen vetovoiman avulla voidaan muuttaa lentorataa sopivasti.

Merkuriuksen luokse luotain saapuu lokakuussa 2021, mutta se ei jää vielä silloin kiertämään planeettaa. Sen sijaan se käyttää jälleen Merkuriuksen vetovoimaa hyväkseen ratamuutokseen – eikä vain kerran, vaan viisi kertaa uudelleen kesäkuun 2022 ja tammikuun 2025 välillä, jotta luotain voisi asettua lopulta radalle Merkuriuksen ympärillä joulukuussa 2025. 

Lentäminen sisemmäksi Aurinkokunnassa ja etenkin Merkuriuksen soikealle radalle on hankalaa!

Yhden luotaimen sijaan BepiColombossa on kaikkiaan neljä osaa. Varsinainen luotain, missä ovat tutkimuslaitteet ja joka jää kiertämään Merkuriusta, on nimeltään MPO (Mercury Planetary orbiter). Siinä on kaikkiaan 11 erilaista tutkimuslaitetta. Sen lisäksi Merkuriusta jää kiertämään toinen, pienempi tutkimusluotain, japanilaisten tekemä Mercury Magnetospheric Orbiter. Kuten nimi sanoo, keskittyy se tutkimaan Merkuriuksen magnetosfääriä ja sitä varten siinä on neljä tutkimuslaitetta.

Pitkän matkan läpi planeettainvälisen avaruuden kaksikkoa kyytii MTO, Mercury Transfer Module, missä on neljä voimakasta ionimoottoria ja niille sähkövirtaa tuottamassa kaksi pitkää aurinkopaneelia. Kun alus saapuu Merkuriukseen, tämä irtoaa pois – se on silloin tehtävänsä tehnyt. Samoin magnetosfääriluotainsa matkan aikana suojannut osa MOSIF hylätään tuolloin.

Sekä Bepi että MMO kiertävät Merkuriusta soikeilla radoilla napojen ympäri. Molemmat käyvät lähimmillään vain noin 400 kilometrin päässä Merkuriuksesta. Bepi pysyttelee suhteellisen lähellä planeettaa, mutta MMO:n rata ulottuu yli 11000 kilometrin päässä Merkuriuksesta, missä luotain havaitsee myös aurinkotuulta.

Jos kaikki käy suunnitellusti, asettuu MPO kiertämään Merkuriusta 14. maaliskuuta 2026 ja tekee tutkimuksiaan ainakin seuraavan vuoden kevääseen. Kaikissa suunnitelmissa on kuitenkin varauduttu siihen, että luotain toimii kevääseen 2028 saakka. Jos se on silloinkin vielä iskussa, ei sitä varmasti sammuteta, vaan sen annetaan toimia pitempäänkin.

BepiColombon MPO Kouroussa

BepiColombon planeettaluotainosa MPO perillä Kouroun avaruuskeskuksessa, mistä se laukaistaan lokakuussa avaruuteen Ariane 5 -kantoraketilla.


Lentonsa lopuksi luotain todennäköisesti ohjataan putoamaan Merkuriukseen, koska silloin tutkimuslaitteet pääsevät tekemään mittauksia ja ottamaan kuvia hyvinkin läheltä pintaa.

Merkuriuksen rakenteen, geologian ja koostumuksen, sen magneettikentän alkuperän ja lähiavaruuden tutkimisen lisäksi Bepi testataa  Einsteinin suhteellisuusteoriaa ja sen toivotaan tuovan myös lisätietoa yleisesti aurinkokunnan synnystä sekä kehityksestä.

Monet eksoplaneetat kiertävät tähtiään hyvin lähellä, joten Merkuriuksen tutkiminen auttaa ymmärtämään myös näitä muita tähtiä kuin Aurinkoa kiertäviä planeettoja.

MIXS ja SIXS

BepiColombo on suomalaisittain kiinnostava, koska Suomessa työskentelevät tutkijat osallistuvat lennon tieteellisten mittausten analysointiin ja sen mukana on suomalaista huipputeknologiaa. 

Tärkein kohde on luotaimessa oleva SIXS-mittalaite, joka on kokonaan tehty ja suunniteltu Suomessa, sekä sen kanssa yhdessä toimiva brittiläinen MIXS.

SIXS mittaa Auringosta saapuvaa röntgensäteilyä, elektroneja ja protoneja ja MIXS puolestaan näiden Merkuriuksen pinnalla synnyttämää röntgenfluoresenssia ja -sirontaa.

Havainnoista voidaan päätellä Merkuriuksen pinnan alkuainepitoisuuksia ja rakennetta, mikä auttaa selvittämään planeetan muodostumista ja kehitystä. Yhdessä BepiColombon muiden tiedelaitteiden kanssa näiden havaintojen avulla tutkitaan, miten Auringon hiukkassäteily tunkeutuu Merkuriuksen magneettikenttään ja miten Merkuriuksen magnetosfäärin dynaamiset prosessit puolestaan kiihdyttävät hiukkasia.

SIXSin rakennemalli on esillä Helsingin observatorion Avaruusmaa Suomi -näyttelyssä.


MIXS ja SIXS liittyvät läheisesti toisiinsa siten, että kun MIXS kuvaa Merkuriuksen pintaa hyvin tarkasti röntgensäteiden aallonpituusalueella, tarkkailee SIXS koko ajan Auringosta tulevan röntgensäteilyn määrää. Tämä auttaa säätämään MIXSin keräämiä tietoja oikeanlaiseksi. 

Lisäksi SIXS tekee mittauksia myös itsenäisesti mittauksia Auringosta. Sen toivotaan keräävän ensimmäiset pitkät aikasarjat Auringon purkauksista peräisin olevasta röntgen- ja hiukkassäteilystä lähellä Aurinkoa.

Pitkän matkan aikana BepiColombon mittalaitteet eivät ole toimettomina, vaan niillä pyritään tekemään havaintoja myös avaruudesta matkan varrella. Varsinkin Venuksen ja Merkuriuksen ohilentojen aikana tehdään mittauksia ja kuvia; näitä voidaan käyttää myös mittalaitteiden toiminnan testaamiseen ja kalibrointiin.

Helsingin yliopisto on päävastuussa Suomen osuudesta hankkeessa. SIXS-instrumentin päätutkija on dosentti Juhani Huovelin, ja professori Karri Muinonen on brittiläisen MIXS-instrumentin toinen päätutkija. Professori Rami Vainio Turun yliopistosta vastaa SIXS:in hiukkasilmaisimesta.

Helsingin yliopiston johtamassa ja Business Finlandin (viime vuoden loppuun saakka Tekes) rahoittamassa teknisessä projektissa on viisi päätason alihankkijaa, ja Ilmatieteen laitos vastaa projektipäällikön ja laadunvalvonnan työosuuksista.

Oxfords Instrument Technologies Oy ja turkulainen Aboa Space Research Oy (ASRO) ovat vastanneet SIXS-instrumentin teknisestä suunnittelusta ja rakentamisesta. 

TalviOja Consulting Oy on vastannut SIXS-instrumentin lämpösuunnittelusta ja -mallinnuksesta. Olosuhteet Merkuriuksen luona ovat hyvin hankalat, koska Auringon lisäksi laitteeseen tulee paljon lämpöä Merkuriuksen pinnasta.

RUAG Space Finland Oy (ent. Patria Aviation Oy) on valmistanut SIXS- ja MIXS-instrumenttien ohjaus- ja datankäsittely-yksikön ja Space System Finland Oy on kehittänyt ohjelmiston SIXS- ja MIXS -instrumenttien yhteiseen ohjaus- ja datankäsittely-yksikköön. 

Space Systems Finland on tehnyt myös suuren työn tarkistamalla koko BepiColombon tietokoneohjelmien laatua; tällaisissa hankkeissa, joissa ohjelmistojen pitää olla erittäin luotettavia, annetaan ne toisien yhtiöiden arvioitavaksi. Suomalaiset löysivät ohjelmistosta noin 250 pahaa bugia ja noin 500 hieman pienempää – joten työ ei ollut turhaa!

*

Juttu perustuu Helsingin yliopiston tiedotteeseen. Otsikkokuva kirjoittajan.