Jotta Maata havaitsevien satelliittien tuottamat kuvat ja keräämä tieto ovat luotettavia, täytyy satelliittimittauksia varmentaa Maan päällä tehtävillä mittauksilla. Esimerkiksi jos avaruudesta mitataan kosteutta tai hiilidioksidipitoisuutta, täytyy mittauksia näistä tehdä säännöllisesti myös alueella, jota satelliitti on tutkinut. 

Satelliittimittaukset kalibroidaan sitten paikan päällä tehtyjen mittausten kanssa.

Ilmatieteen laitos on tehnyt tällaisia mittauksia jo pitkään, ja näiden mittausten keskuspaikkana on yleensä toiminut Sodankylässä Tähtelän observatorioalueella sijaitseva Arktinen avaruuskeskus. Suomalaiset ovat osallistuneet myös mittauskampanjoihin muuallakin.

Tähtelässä sijaitsevat sekä Ilmatieteen laitos että Oulun yliopistoon kuuluva Sodankylän geofysikaalinen observatorio. Yhdessä nämä muodostavat varsin ainutlaatuisen tutkimuskeskittymän Lapissa.

Sodankylässä Ilmatieteen laitoksen pihalla on mm. kosteutta mittaavan SMOS-satelliitin maatutkimuslaitteita. Tätä lokakuussa 2024 kuvattua tötteröä on käytetty jo 15 vuoden ajan. Kuva: Jari Mäkinen

Superkeskus Suomeen

Euroopan avaruusjärjestön Maan havainnointiohjelman ohjelmajohtokunta kokousti viime viikolla Saariselällä. Johtokuntaa johtaa tällä hetkellä Maanmittauslaitoksen apulaispääjohtaja Jarkko Koskinen.

Kokouksessa julkistettiin päätös perustaa Euroopan avaruusjärjestön ja Ilmatieteen laitoksen yhteistyönä Arktinen satelliittien kalibrointi- ja validointikeskus (Arctic-Boreal Earth Science, calibration and validation supersite).

”Keskus nostaa Suomen avaruustoiminnan vaikuttavuutta kansainvälisesti huomattavalla tavalla ja luo kasvun edellytyksiä suomalaiselle avaruustoiminnalle ja -teollisuudelle sekä parantaa tieteellisen tiedon tasoa", sanoo Ilmatieteen laitoksen pääjohtaja Petteri Taalas Ilmatieteen laitoksen tiedotteessa.

"Uudet satelliittimenetelmät yhdessä maanpintahavaintojen kanssa tarjoavat nykyistä merkittävästi tarkempaa tietoa hiilidioksidin ja metaanin lähteistä ja nieluista. Ilmatieteen laitos pyrkii olemaan maailman johtavia toimijoita alalla”, 

Hiilidioksidin ja metaanin lähteisiin ja nieluihin liittyy suurta epävarmuutta. Satelliittien ja tarkkojen maanpintahavaintojen avulla on mahdollista saada nykyistä huomattavasti parempaa tietoa näistä.

“Keskuksen sijainti korkeilla leveysasteilla, ja sitä ympäröivät boreaaliset metsät edustaen laajempaa ympäri napapiiriä ulottuvaa metsä- ja tundraekosysteemiä, tekevät siitä ihanteellisen paikan Maata kiertävien satelliittiemme keräämän datan käyttökelpoisuuden varmentamisessa", sanoo Simonetta Cheli, ESAn Maan havainnointi -ohjelmien johtaja.

"Uusi kalibrointi- ja validointikeskus parantaa satelliittipohjaisen tiedon laatua ja edistää uusien, arktiseen alueeseen liittyvien palveluiden ja sovellusten kehittämistä. Tämä ei ainoastaan hyödytä ESAa ja lisää ymmärrystämme metsä-tundra-ympäristöstä, vaan tarjoaa myös suomalaiselle teollisuudelle mahdollisuuksia kehittää ja testata uusia ympäristön mittalaitteita ja teknologioita."

Mittauksia tehdään myös mm. torneista ja lentokoneista. Tässä Ilmatieteen laitoksen tornissa on kaksi ESAn Elbara -radiometriä, toinen tornin huipulla ja toinen maanpinnan tasolla. Näillä mitataan sitä, miten pohjoinen havupuumetsä ja pehmeä maa (etenkin lumen sulamisen aikaan) vaikuttavat L-kaistan radiosignaalin voimakkuuteen. Kuva: Ilmatieteen laitos via ESA

ESAn Maan havainnointi -ohjelman mittauskampanjapäällikkö Malcolm Davidsonin mukaan ESA aikoo lisätä kykyään kalibroida ja validoida mikroaaltoalueella toimivia ja satelliittimittalaitteita hyperspektrihavaintoja tekeviä satelliitteja. 

"Tämän jo olemassa olevan keskuksen laajentaminen ns. superkeskukseksi vahvistaa sen kykyä osallistua tuleviin lukuisiin mittauskampanjoihin. Sellaisia ovat muun muassa Copernicus Anthropogenic Carbon Dioxide Monitoring, Copernicus Imaging Microwave Radiometer, Copernicus Hyperspectral Imaging Mission, Copernicus Polar Ice and Snow Topography Altimeter, Radar Observing System for Europe at L-band ja Earth Explorer FLEX -kampanjat."

ESA pyrkii lisäämään läsnäoloaan jäsenmaissansa, ja ns. Superkeskukset ovat uusi tapa tähän. Sodankylän keskuksen julkistus osuu hyvin Suomen ESA-jäsenyyden juhlavuoteen; Suomi liittyi ESAn täysjäseneksi 30 vuotta sitten.

ESAlla on jo Suomessa ESA BIC Finland -yrityskiihdyttämö ja vastaperustettu Phi-Lab Finland -innovaatiokeskus, jotka toimivat yhdessä Aalto-yliopiston kanssa.

Mittalaitteita Sodankylässä Arktisessa avaruuskeskuksessa. Kuva: Jari Mäkinen

Tammikuun lopulla 2025 uutisoitiin lääketieteellisestä läpimurrosta: munuaissiirron sialta saanut amerikkalaisnainen Towana Looney oli kaksi kuukautta siirron jälkeen hyvässä kunnossa. Looney ei ole ensimmäinen ihminen, joka on saanut sian munuaisen. Toukokuussa 2024 siirron sai Richard Slayman, mutta hän menehtyi kaksi kuukautta siirron jälkeen. Looney sen sijaan kertoi NPR:n haastattelussa, että voi paremmin kuin aikoihin ja pystyy jälleen tekemään kävelyretkiä. 

Elinsiirrot sioilta ihmisille kiinnostavat tutkijoita nyt laajemminkin. Vuonna 2022 David Bennet sai sian sydämen ja vuonna 2023 Lawrence Faucette. Molemmat kuolivat parin kuukauden sisällä siirrosta. Riskit ovat siis ilmeisen suuret. Mutta miksi sian elinten siirtämisestä ihmiselle ollaan nyt niin kiinnostuneita?

Ksenotransplantaatioilla on pitkä historia

Idea eläinten elinten käytöstä ihmisillä eli ksenotransplantaatiosta on ollut tutkijoiden ajatuksissa jo pitkään. Taustalla on se, että siirtoelimiä, kuten munuaisia, maksoja ja sydämiä, ei riitä lähellekään kaikille, jotka sitä tarvitsisivat — ja monet kuolevat elintä odottaessaan. Elinten tarve kasvaa koko ajan: esimerkiksi diabetes ja sen aiheuttamat munuaisvauriot yleistyvät nopeasti. Kansainvälisesti tämä on johtanut erilaisiin lieveilmiöihin, kuten laittomaan elinkauppaan: köyhien maiden ihmiset saattavat esimerkiksi myydä toisen munuaisensa rahaa saadakseen. 

Ensimmäinen tieteellinen koe ksenotransplantaatiosta julkaistiin jo vuonna 1905. Ranskalaistutkijat leikkasivat kanin munuaisesta palasia, jotka siirsivät kroonista munuaisen vajaatoimintaa sairastaneelle lapselle. Välittömät tulokset olivat lupaavia: lapsen virtsan määrä kasvoi ja oksentelu loppui. Lapsi kuoli kuitenkin noin kahden viikon kuluttua siirrosta.

Muitakin kokeita alettiin tehdä 1900-vuosisadan alkuvuosikymmeninä. Elimiä tai niiden osia siirrettiin lampailta, sioilta ja kädellisiltä apinoilta. Myöhemmin tutkijoiden kiinnostus ksenotransplantaatioon kuitenkin hiipui, kun alettiin ymmärtää elimistön hyljintäreaktioita: elimen siirtäminen eläimeltä ihmiselle onkin hyljinnän vuoksi kaikkea muuta kuin helppoa. 

Uusi kiinnostuksen aalto lähti liikkeelle 1950-luvulla. Yhdysvalloissa tehtiin ensimmäinen onnistunut munuaisensiirto ihmiseltä toiselle vuonna 1954, identtiseltä kaksoselta. Kun hyljinnänestolääkitys kehittyi, ihmiseltä toiselle tehtävät siirrot yleistyivät. Suomessa ensimmäinen munuaisensiirto ihmiseltä ihmiselle tehtiin vuonna 1964. 

Samoihin aikoihin jatkuivat kuitenkin myös kokeet eläinperäisten elinten käytöstä ihmisillä. Yhdysvalloissa tehtiin kuudelle ihmiselle munuaisensiirto simpanssilta. Kaikki kuolivat melko pian siirron saatuaan. Epäonnistumisista huolimatta tutkimukset ksenotransplantaatiosta ovat koko ajan jatkuneet taustalla: pulaa siirrettävistä elimistä on ollut aina.

Sika on kiinnostavin eläin

Miksi tutkijat ovat nyt kiinnostuneita juuri sian elimistä? Syyt ovat käytännölliset: sian elimet ovat anatomisesti samanlaisia kuin ihmisen elimet. Sikoja on eri kokoisia, niillä on isot poikueet ja niitä on helppo jalostaa. Lisäksi sikoja teurastetaan miljoonittain joka vuosi ihmisen syötäväksi, joten eettisesti ajatellen ei pitäisi olla estettä käyttää sian elimiä ihmisten sairauksien hoidossa. Toisaalta sikojen sydänläppiä on jo yli kolmenkymmenen vuoden ajan käytetty ihmisten läppävikojen hoidossa.

Geneettiset menetelmät ovat mahdollistaneet sian perimän muokkaamisen entistä helpommin. Jo pitkää on kyetty tekemään geenimuokattuja sikoja, joilla on muutettu yhtä geeniä siten, että ne eivät tuota solujensa pinnalle alfa-gal-antigeeniä, joka voisi aiheuttaa ihmisessä immuunireaktion. Vuonna 2023 tehdyssä sydänsiirrossa sian perimää oli muutettu siten, että kolme geeniä oli poistettu, jotta ihmiselimistö ei hylkisi elintä. Lisäksi kuusi ihmisgeeniä oli lisätty, jotta sian sydämestä tulisi hyväksyttävämpi ihmiselimistölle. 

Tähän mennessä saatujen kokemusten pohjalta sikojen elinsiirtojen tutkiminen todennäköisesti jatkuu, ongelmista ja menetyksistä huolimatta. Jatkuvasti opitaan uutta. Sydämensiirron sialta vuonna 2022 saanut David Bennet kuoli mahdollisesti siksi, että uuden sydämen mukana tuli piilevä sian sytomegalovirus, joka aktivoitui ja aiheutti sydämen vaurioitumisen. Jatkossa tämäkin riski osataan ottaa huomioon.

Tarve ja toiveet sioilta saatavia elimiä kohtaan ovat suuret. Etenkin vaikeassa sydämen vajaatoiminnassa keinot ovat vähissä. Joka 80:s minuutti maailmassa kuolee yksi sydänsiirtoa odottava ihminen. Tulevaisuudessa kuulemme toivottavasti hyviä uutisia.

Aiheesta keskusteltiin jo vuonna 2020 Suomen Lääketieteen Säätiön Tulevaisuuden lääketiedettä -podcastissa https://laaketieteensaatio.fi/tulevaisuuden-laaketiedetta-tekosydamia-ja-sioilta-elimia-ihmisille/.

Espoon Otaniemessä on meneillään suomalaisen avaruusalan tämän vuoden kohokohta: Aalto-yliopiston organisoima Winter Satellite Workshop. 

Pienestä opiskelijoiden työpajasta alkanut tapahtuma on paisunut Pohjois-Euroopan suurimmaksi avaruusalan vuosittaiseksi kokoontumiseksi. Mukana on yli tuhat osallistujaa ympäri maailman.

Ensimmäisen kokouspäivän täyttivät institutionaaliset esitykset ja tapahtumat.

Tänä vuonna tulee kuluneeksi 30 vuotta siitä, kun Suomi liittyi mukaan Euroopan avaruusjärjestöön täysjäsenenä. Sitä ennen Suomi oli vähän aikaa liitännäisjäsenenä ja yhteistyö oli alkanut jo hieman aikaisemmin. 

Itse Euroopan avaruusjärjestö juhlii tänä vuonna 50-vuotista olemassaoloaan. Euroopan kantorakettikehitysjärjestö ELDO ja Euroopan avaruustutkimusjärjestö ESRO yhdistettiin Euroopan avaruusjärjestöksi vuonna 1975.

Tilaisuudessa julkistettiin kirjanen, missä muistellaan Suomen taivalta avaruuteen. Sähköisen julkaisun Suomi ESAn jäsen 30 vuotta, kolme vuosikymmentä yhteistyötä ja menestystarinoita lukea ja ladata itselleen täältä.

Suomen avaruustoimintaa koordinoivan Työ- ja elinkeinoministeriön Tero Vihavainen esitteli Otaniemessä myös Suomen uuden avaruusstrategian, joka määrittelee Suomen avaruustoiminnan vision ja päämäärät vuoteen 2030. 

Uuden strategian pääpilarit Tero Vihavaisen esityksen kalvolla. Strategiassa on paljon kauniita sanoja ja hyvät päämäärät, mutta se kaipaa konkretiaa. Strategia on saatavilla suomeksi, ruotsiksi ja englanniksi.

Strategian keskeisiä tavoitteita ovat "avaruuspalveluiden hyödyntäminen yhteiskunnan eri sektoreilla, avaruustoimintaympäristön kehittäminen, toimintakyvyn vahvistaminen ja kansainvälisen yhteistyön lisääminen". 

Se korostaa avaruustalouden merkitystä, turvallisuus- ja puolustuspoliittisia näkökulmia sekä huoltovarmuuden tärkeyttä.

Artemis-sopimukset

Kansainvälisesti kiinnostavin osa tiistain ohjelmaa oli kuitenkin Suomen liittyminen Yhdysvaltain johtamaan Artemis-sopimuksiin. Suomesta tuli 53. sopimuksiin mukaan tullut maa.

Kyseessä on joukko sitoumuksettomia monenvälisiä sopimuksia Yhdysvaltain hallituksen ja muiden maiden hallitusten välillä, jotka perustuvat YK:n vuonna 1967 tehtyyn ns. ulkoavaruussopimukseen, mutta laajentavat ja tarkentavat sitä.

Ne kehystävät yhteistyötä Kuun, Marsin ja muiden avaruudessa olevien taivaankappaleiden siviili- ja rauhanomaisessa tutkimuksessa.

Sopimuksilla on suora poliittinen yhteys Yhdysvaltain ja Nasan Artemis-kuuohjelmaan. Koska myös Kiina ja Venäjä keräävät myös maita tukemaan omia intressejään, tarkoittaa sopimuksiin mukaan meneminen myös selvästi sitä, että Suomi on valinnut puolensa poliittisesti.

Asettuminen Yhdysvaltain rinnalle on luonnollinen jatko viimeaikaiselle kehitykselle. 

Allekirjoittajina olivat Työ- ja elinkeinoministeri Ville Rydman ja Yhdysvaltain asianhoitaja Christopher Krafft. Nasan apulaisjohtaja Jim Free lähetti videotervehdyksen, mistä on jutun otsikkokuva.

Yhdysvaltain tuore hallintomuutos voi tuoda sopimuksiin lisäväriä, etenkin jos presidentti Trump tulee muokkaamaan voimakkaasti nykyistä Artemis-kuuohjelmaa. Laajempaan kehykseen tämä ei kuitenkaan vaikuttane, vaikka osuu kipeästi paljon tekniikkaa Artemikseen toimittaneeseen ja hankkeeseen muutenkin panostaneeseen Euroopan avaruusjärjestöön.

Ensimmäiset Artemis-sopimukset allekirjoitettiin 13. lokakuuta 2020, jolloin mukana olivat Australia, Kanada, Italia, Japani, Luxemburg, Yhdistyneet Arabiemiirikunnat, Yhdistynyt kuningaskunta ja Yhdysvallat. 

Ei roskaa!

Myös Euroopan avaruusjärjestö etsii kumppaneita, mutta hieman eri kulmalla. ESAn Zero Debris -julkilausuma, jonka mukaan avaruuden käytön tulisi olla täysin roskaamatonta vuoteen 2030 mennessä.

Valtioiden lisäksi ESA kutsuu mukaan yhtiöitä, tutkimuslaitoksia ja muita avaruutta käyttäviä tahoja, jotka sitoutuvat pyrkimään avaruuden roskaamisen vähentämiseen.

Ministeri Rydman allekirjoitti lausuman Suomen puolesta, ja lisäksi kuusi suomalaista avaruusalan toimijaa sitoutui myös toimimaan julkilausuman mukaisesti.

Suuri, puhallettava astronautti toivottaa Dipolin avaruuskokouksen osallistujia tervetulleeksi torstaihin iltaan saakka. Kokouksesta tulee vielä lisää juttuja sekä video Tiedetuubiin.

Outo aalto sai alkunsa 11.11.2018, kello 11:30 Suomen aikaa. Sen syntypaikka sijaitsi Afrikan ja Madagaskarin välissä, noin 24 kilometriä koilliseen Ranskalle kuuluvan pienen Mayotten saariryhmän rannoilta.

Tapahtuma rekisteröitiin seismometreissä ympäri maailman, aina Afrikan mantereelta Havaijille ja Etelä-Amerikasta Kanadaan. Laitteistot tallensivat sen myös Mayotten saarilla, vaikkeivät paikalliset ilmeisesti edes huomanneet koko tapahtumaa.

Maapallo "soi" aallon ansiosta noin 20 minuutin ajan. Värähtelyn aallonpituus oli arviolta muutamia kymmeniä kilometrejä ja taajuus jopa maanjäristykseksi erittäin matala, alle 0,06 hertsiä. Seismologi Jean-Paul Ampuero vertaa aallon alkuperää soittimeen: "musiikki-instrumentin nuotti - mataluus tai korkeus - riippuu aina instrumentin koosta." Tällä kertaa kyse vaikuttaa olleen jostain suuresta kaikukammiosta, joka tuottaa epätavallisen matalia nuotteja.

Mayotten aalloissa outoa oli juuri niiden monotonisuus. Niistä puuttuivat maanjäristyksille tyypilliset monet, rinnakkain etenevät aallonpituudet. Aallonharjat saapuivat kaikkialle lähes tasan 17 sekunnin välein.

Eikä aallon syntyyn tuntunut liittyvän mitään huomattavaa maanjäristystä, kuten olisi voinut olettaa. Erittäin tarkan suodatuksen jälkeen aineistosta löydettiin muitakin aaltoja kuin ensin havaitut pinta-aallot, mutta nekin vaikuttivat epätavallisen säännöllisiltä ja monotonisilta luonnon aiheuttamiksi. Tutkijoiden alustava päätelmä on, että kyse oli ns. hitaasta järistyksestä. Sellaisessa kallion jännitys ei vapaudu tavanomaisessa hetkellisessä nykäisyssä, vaan paljon hitaammin. Joskus moinen tapahtuma saattaa kestää jopa useita päiviä. Syyksi arvellaan tulivuoritoimintaa, mutta myös tektoniikalla voi olla osansa.

Outo aalto liittyy todennäköisesti aluetta kuukausia kiusanneeseen maanjäristysparveen, joka ei ole jäänyt vulkaanisten saarten yli 250 000 asukkaalta huomaamatta. Parven suurin järistys oli magnitudiltaan 5,8 - eli voimakkain saarilla koskaan mitattu. Vain kaksi päivää sitten (27.11.) sattui viimeisin suuri järistys, magnitudiltaan 5,0.

Metsähovin radiotutkimusasemalla tutkitaan sekä läheisiä että hyvin kaukaisia kohteita. Aurinkoa seurataan 1,8-metrisellä radioteleskoopilla auringonnoususta auringonlaskuun, ja jos havaitaan jotakin yllättävää, päähavaintolaite eli 13,7-metrinen teleskooppi käännetään kohti Aurinkoa tarkempien havaintojen tekemiseksi.

Poikkeuksellista onkin, että näin isolla radioteleskoopilla voidaan tehdä aurinkohavaintoja. Tämän kokoluokan teleskoopit ovat usein taivasalla, joten niitä ei voi suunnata suoraan kohti Aurinkoa: lautasantenni keskittäisi säteilyn vastaanottimiin – kuten sen kuuluukin tehdä – mutta Auringon tapauksessa kuumuus sulattaisi ne. Metsähovin iso teleskooppi on kuitenkin suuren kuvun sisällä, joten sitä vaaraa ei ole. 

Aurinko on taivaalla niin kookas kohde, että radioteleskoopin keila kattaa siitä vain pienen palasen. Siksi havaintoja tehtäessä Auringon kiekko ikään kuin skannataan, jolloin siitä saadaan muodostettua kuva. Aiemmin siihen meni aikaa muutama minuutti, joten kovin nopeita ilmiöitä ei pystytty rekisteröimään. Viimekeväistä auringonpimennystä varten järjestelmää kehitettiin siten, että kuvan saa muodostettua noin minuutissa.

Aalto-yliopiston ja japanilaisen Nagoyan yliopiston tutkijat ovat onnistuneet valmistamaan maailman ensimmäiset täysin hiilinanoputkista koostuvat integroidut piirit, joissa kanavatransistorit ja signaalireitit perustuvat yksinomaan hiilinanoputkiin.

Professori Esko Kauppisen johtama tutkimysryhmä on käyttänyt hiilinanoputkia myös integroitujen piirien kontakti- ja johdinmateriaalina sekä akryylipohjaista eristemateriaalia kanavaeristeenä tavanomaisen oksidikalvon sijasta.

Kun piirit on vielä tehty kätevälle ja kestävälle muovipinnalle, joka on lisäksi taipuisaa. Muovialusta on myös läpinäkyvä, joten kun hiilinanoputkinen elektroniikka pystyy siirtämään sähköä paljon perinteistä elektroniikkaa paremmin, voivat uudenlaiset integroidut piirit olla taipuisia, läpinäkyviä ja hyvin suorityskykyisiä.

Integroidut hiilinanoputkipiirit voidaan myös lämpömuovata lähes mielivaltaiseen 3-ulotteiseen muotoon, mikä mahdollistaa sähköisten laitteiden sulauttamisen muovisiin tuotteisiin. Näin voidaan valmistaa esimerkiksi sähköisin toiminnallisuuksin varustettuja design-muovituotteita.

Eräs perinteisen elektroniikan hankaluuksista on ollut se, että ne pohjaavat lähes kokonaan piihin ja vastaaviin puolijohdemateriaaleihin, jotka ovat jäykkiä, hauraita ja siten huonosti muovattavissa.

Tutkimusta ovat rahoittaneet Japanin tieteenedistämisseura (JSPS), Japanin tiede- ja teknologiavirasto (JST) sekä Aalto-yliopiston MIDE- ja AEF-ohjelmat sekä Suomen Akatemia.

Suomalais-japanilaisen tutkimuksen tulokset julkaistiin elokuussa Nature Communications -lehdessä ilmestyneessä artikkelissa Mouldable all-carbon integrated circuits. Tämä teksti perustuu Aalto-yliopiston tiedotteeseen.

Muovielektroniikkka oli ehdolla myös vuoden 2010 Millennium-palkinnoksi, kun Cambridgen yliopiston proferssori Richard Friend oli ehdolla palkinnon saajaksi. Asiasta enemmän on hänen työstään kertovassa, alle liitetyssä videossa.

3D-tulostus kehittyy kovaa vauhtia ja siitä puhutaan – aiheestakin – joka puolella, koska sillä on suuret mahdollisuudet. Tekniikalla voi pian myös tulostaa verisuonia ja kudoksia ihmisille.

Aalto-yliopiston Kemian tekniikan korkeakoulu ja BIT-tutkimuskeskus ovat mukana tutkimuksessa, jonka tavoitteena valmistaa verisuonitettua keinoihoa 3D-tulostimilla. Ensisijaisesti keinoihoa on tarkoitus käyttää apuna farmasia- ja kosmetiikkateollisuudessa korvaamaan eläinkokeita, mutta sen avulla voidaan myös kasvattaa ihoa palovammojen ja niistä aiheutuneiden traumojen hoitoihin.

Keinokudokset koostuvat polymeereistä, ja tavoitteena on kehittää mahdollisimman lähelle ihon ominaisuuksia ja koostumusta olevia biopolymeerejä. Hankalinta on saada materiaalihin juuri halutunlaiset ominaisuudet, koska samalla niiden tulee olla nestemäisiä tai helposti nesteytyviä ja myös nopeasti kovettuvia, jotta niitä voitaisiin käyttää 3D-tulostimissa raaka-aineena. Lisäksi niistä valmistetun kudoksen on oltava elastinen ja sovelluttava elimistöön.

Aalto-yliopistossa materiaaleja koskevan työpaketin vetäjä on akatemiaprofessori Jukka Seppälä.

Tutkimuksessa on mukana myös Minna Malin biotekniikan ja kemian tekniikan laitokselta. "Kehitettävät materiaalit jaetaan kolmeen pääryhmään, joita ovat valon vaikutuksesta kovettuvat polymeerit, lämmön tai paineen avulla työstettävät termoplastit sekä hydrogeelit", kertoo Malin. "Jokaisella on oma roolinsa suunnitellussa kudosmallissa."

Aalto-yliopiston tutkijat ovat saavuttaneet korkeimman nanorakenteisille aurinkokennoille koskaan raportoidun 18,7% hyötysuhteen, ja tutkijaryhmä uskoo, että he voivat rikkoa pian 20%:n maagisen rajan.

Ennätysaurinkopaneelit ovat nanorakenteisia aurinkokennoja, joiden pinta on mustaa piitä. Siitä tehty pinta heijastaa valoa hyvin vähän, joten suurempi osa auringon säteilystä saadaan hyödynnettyä.

Pintojen ns. passivointi, eli heijastuskyvyn heikentäminen nanorakenteissa on hyvin haastavaa. Tutkijaryhmä onnistui siinä rakentamalla tyhjökammiossa piin pinnalle atomikerroksia säilyttäen samalla piin pinnan erinomaiset rakenteelliset optiset ominaisuudet.

Edellisen 18,2 % hyötysuhde-ennätyksen haltija, Yhdysvaltain energiaministeriön alaisen uusiutuvien energiamuotojen laboratorio (National Renewable Energy Laboratory, NREL) oli käyttänyt passivointikerroksena termistä piidioksidia, eli hieman yksinkertaisempaa pinnoitusmenetelmää.

Aalto-yliopiston tutkijat saavuttivat uuden ennätyksen yhdessä saksalaisen Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems -tutkimuslaitoksen kanssa. Suomalaisryhmää on johtanut apulaisprofessori Hele Savin Aalto-yliopistosta.

Tutkijat esittelivät tuloksensa viime viikolla SiliconPV-konferenssissa (3rd International Conference on Crystalline Silicon Photovoltaics) pidetyssä esitelmässä “Passivation of Black Silicon Boron Emitters with ALD Al2O3”. Tutkimuksen tekijät ovat Päivikki Repo, Jan Benick ,Ville Vähänissi, Guillaume von Gastrow, Jonas Schön, Bernd Steinhauser, Martin C. Schubert ja Hele Savin.

Artikkeli perustuu Aalto-yliopiston tiedotteeseen Suomalaistutkijoille nanorakenteisen aurinkokennon hyötysuhteen maailmanennätys.

Kuva: Dennis Schroeder / NREL

Tätä päivää on odotettu: Planck-satelliitin havainnoista tehty kartta kosmisesta taustasäteilystä julkistettiin. Suomalaiset tutkijat ja teollisuus ovat mukana tässä perimmäisten kysymysten äärille menevässä Euroopan avaruusjärjestön hankkeessa.

Planck-avaruusteleskoopin 15,5 kuukauden aikana tekemiin mittauksiin perustuva kartta nuoresta maailmankaikkeudesta on ikään kuin kuva alkuräjähdyksestä. Täsmälleen ottaen se on kuva kaikkialta tähtitaivaalta tulevasta säteilystä, joka on universumimme vanhinta valoa, joka syntyi kun maailmankaikkeus oli vain 380 000 vuoden ikäinen. Avaruuden täytti silloin tähtien ja galaksien sijaan kuuma protonien, elektronien ja fotonien puuro, jonka lämpötila oli 2700 celsiusastetta. Kun protonit ja elektronit yhdistyivät vetyatomeiksi, valo pääsi kulkemaan vapaasti. Se on muuttunut avaruuden laajentuessa mikroaaltosäteilyksi, jonka lämpötila on nyt vain 2,7 astetta absoluuttisen nollapisteen yläpuolella.

Koska nyt tämä säteily näyttää tulevan joka puolelta taivasta, kutsutaan sitä myös taivaan taustasäteilyksi tai kolmen kelvinin säteilyksi, koska 2,7 astetta nollan yläpuolella on liki kolme kelviniä.

Kiinnostavinta tässä kartassa ovat pienenpienet vaihtelut, lievästi kuumemmat ja kylmemmät kohdat, jotka kertovat varhaisen maailmankaikkeuden rakenteesta. Kosmologian standardimallin mukaan nämä tiheysvaihtelut syntyivät alkuräjähdyksen alkuvaiheessa satunnaisina värähtelyinä ja laajenivat tähtitieteelliseen mittaan inflaatioksi kutsutussa lyhytaikaisessa, mutta rajussa kiihtyvän laajenemisen vaiheessa. Sittemmin nämä pienet eroavaisuudet saivat aikaan suuria maailmankaikkeuden rakenteita, joita voidaan nyt havaita mm. galaksijoukkoina, galakseina ja jopa yksittäisinä tähtinä.

Taivaan taustasäteilyä on kartoitettu aikaisemminkin, mutta tänään julkaistu kuva on huomattavasti aikaisempia mittauksia tarkempi. Julkaistu kartta on lähes täydellisessä sopusoinnussa maailmankaikkeuden rakennetta kuvaavan kosmologian standardimallin kanssa, mutta tutkijoiden harmiksi siinä on muutamia kummallisuuksia.