Aalto-1:n laukaisuvalmistelut alkavat: satelliitti lähti tänään matkalleen kohti Yhdysvaltoja


Nyt se on menoa! Maaliskuun alussa esitelty ensimmäisen suomalaisen satelliitin, Aalto-1:n avaruuteen lähtevä lentomalli on nyt matkalla kohti laukaisupaikkaa. Ensimmäinen tärkeä vaihe matkalla kohti avaruutta on huomenna Alankomaissa.


Sen jälkeen kun Aalto-1 esiteltiin maaliskuun 2. päivänä Otaniemessä, on satelliittia valmisteltu viimeiseen – ja ensimmäiseen – matkaansa. Sitä on testattu, sen toimintoja on varmistettu ja viimeisenä tärkeänä etappina se kuivattiin huhtikuun lopussa täydellisesti kuumentamalla satelliittia erityisessä uunissa.

Otsikkokuvan alumiinifolion sisällä oleva möhkäle onkin Aalto-1 tässä ns. bake-out -vaiheessa, joka on erittäin tärkeä: sen tarkoituksena on varmistaa se, ettei kosteus haittaa satelliitin toimintaa.

Tämän jälkeen satelliitti pakattiin huolellisesti kuljetuslaatikkoon, joka viedään tänään Alankomaihin, Delftiin, missä satelliitti asennetaan huomenna erityiseen kuljetus- ja laukaisutelineeseen, joka puolestaan asennetaan Falcon 9 -kantorakettiin.

Teline on siis myös lähetyslaitteisto, joka sinkoaa Aalto-1:n avaruuteen raketista, kunhan sen aika tulee.

Näillä näkymin laukaisu tapahtuu kesä-heinäkuussa; laukaisu on siis lykkääntynyt ja siten myös Aalto-1:n toimitus eteenpäin Suomesta viivästyi noin kuukaudella siitä mitä vielä maaliskuussa oletettiin.

Mutta nyt laukaisuvalmistelut ovat siis oikeasti alkaneet. Sen jälkeen, kun satelliitti on asennettu huomenna laitettu telineen sisään, ei sille enää voi tehdä mitään muuta kuin ladata akut ennen matkaa. 

Tiedetuubi julkaisee tästä eteenpäin erityisessä Aalto-1 -laukaisublogissa tapahtumia ja on paikalla myös huomenna Hollannissa asentamassa satelliittia. 

Aalto-1:n tarina on ollut monien muiden avaruuslaitteiden tapaan täynnä viivytyksiä, jotka ovat johtuneet osin siitä, että satelliitissa käytetään aivan uutta tekniikkaa, mutta toisaalta myös siksi, että kyyti avaruuteen lykkääntyy. Aalto-1:n tapauksessa lisäsyynä on ollut se, että hanke on opiskelijaprojekti, jonka tärkein tehtävä on kouluttaa uusia avaruusosaajia.

Vielä vuosi sitten Aalto-1:n odotettiin pääsevän avaruuteen vielä vuoden 2015 lopussa, mutta viime kesänä tapahtunut Falcon 9:n onnettomuus sai aikaan pitkän epätietoisuuden ja myöhästymisen. 

Sen jälkeen Falcon 9 -raketit ovat lentäneet jo monta kertaa onnistuneesti, ja lennoilla on pystytty myös tuomaan kolme kertaa raketin ensimmäinen vaihe ehjänä takaisin maan pinnalle. Samaa tekniikkaa käytetään Aalto-1:n laukaisussa.

Kyseessä on Falcon 9:n seuraava laukaisu Kaliforniasta, Vandenbergistä, joten siellä valmistelut etenevät juuri nyt joutuisasti. Seuraava Falcon 9:n lento tapahtuu kuitenkin Floridasta, Cape Canaveralista nyt toukokuun lopussa, ja mikäli sen aikaan tapahtuu jotain yllättävää kantoraketille, vaikuttaa se myös Aalto-1:n laukaisuun.

Siis peukut pystyyn ja nyt katseet kohti Hollantia, mistä saamme uutisia vielä huomenna!

Viimeinen katse Gaiaan

Gaia on kapsuloitu

ESAn Gaia-avaruusteleskoopi on nyt suljettu kantorakettinsa nokkakartion sisään. Hieman yli neljä metriä halkaisijaltaan oleva ja 11,4 metriä korkea, kahdesta puolikkaasta koostuva kartio suojaa Gaiaa laukaisun alkuvaiheessa, kun Sojuz-kantoraketti lentää ilmakehän tiheimpien osien lävitse. Nokkakartio irroitetaan vain 187 sekunnin (kolmen minuutin ja seitsemän sekunnin) kuluttua laukaisusta, jolloin raketti on jo turvallisesti sadan kilometrin korkeudessa. Siellä ilma on jo niin ohutta, ettei siitä ole haittaa satelliitille.

Gaian "kapsulointi" tapahtui Kouroun avaruuskeskuksen hallin S3B puhdastilassa, mistä raketin kokonainen nokkaosa kuljetetaan laukaisualustalle ensi viikolla kun raketti on siirretty kokoonpanohallistaan sinne ja nostettu pystyyn.

Itse Sojuz-raketti on jo valmis; sitä on koottu Venäjältä tuoduista osista jo alkusyksystä alkaen ja se on ollut valmiina odottamassa marraskuun alusta. Se kuljetetaan (samaan tapaan kuin esimerkiksi Baikonurissa) rautatiekiskoilla vaakatasossa erityisvalmisteisen vaunun päällä kokoonpanohallistaan laukaisualustalle, missä se nostetaan pystyasentoon.

Siinä missä Baikonurissa raketti kuljetetaan laukaisuvalmiina alustalle, liitetään Kouroussa hyötykuorma – siis raketin ylin vaihe Fregat ja sen päällä oleva satelliitti suojakartion sisällä – kantoraketin nokkaan vasta laukaisupaikalla.

Laukaisu on edelleen aikomus tehdä ensi torstaina 19. joulukuuta klo 11:12:19 Suomen aikaa (06:12:19 paikallista aikaa Kouroussa). Hieman yli kaksi tonnia laukaisun aikaan painava Gaia on kaikkiaan 25. Arianespace-yhtiön avaruuteen lähettämä tieteellinen satelliitti.

Gaian Sojuz-rakettia koristaa suurikokoinen kuva Gaiasta, tähtitaivaasta ja avaruutta ihmettelevästä Gaia-jumalattaresta. Kerroimme enemmän kuvasta ja Gaia-nimen taustasta aiemmassa artikkelissamme Tarina Gaian logon taustalla.

Palamme kantorakettiin ja laukaisun yksityiskohtiin tarkemmin ensi viikolla.

Sojuzin kokoonpanohallin MIK:n ovi ja taustalla näkyvä laukaisualustan suojatorni.

Sojuzin kokoonpanohallin MIK:n ovi ja taustalla näkyvä laukaisualustan suojatorni. Kuva: Timo Prusti.

Gaia asennettu Sojuzin ylimmän vaiheen päälle

Gaia asennettu ylimmän vaiheen päälle

Omalaatuiselta, kultapaperiin käärityltä tölkkimäiseltä paketilta näyttävä Gaia kiinnitettiin myöhään tiistaina Sojuz-kantoraketin ylimmän vaiheen päälle. Raketin ylimpänä vaiheena toimii Fregat, venäläistekoinen rakettivaihe, joka tulee viemään Gaian Maan luota kohti Lagrangen pistettä L2 vievälle radalle.

Fregat on omatoiminen, luotettavaksi osoittautunut rakettivaihe, jota voidaan käyttää niin Maata kiertävien satelliittien vientiin tarkasti oikealle radalle, planeettaluotainen lähetykseen ja Gaian tapaan omalaatuisemmillekin lentoradoille kuljettamiseen.

Seuraavaksi Gaian ja Fregatin muodostama "pino" suljetaan raketin nokkakartion sisään. Kartio koostuu kahdesta puolikkaasta, jotka liitetään yksinkertaisesti toisiinsa. Sen jälkeen satelliittia ei enää nähdä, vaan viimeiset kuvat siitä Maan pinnalla voidaan ottaa juuri ennen kuorien kiinnittämistä toisiinsa. Gaia itse on sen sijaan koko ajan hengissä: siihen syötetään virtaa johdolla, se on toiminnassa, siihen ollaan yhteydessä ja sen toimintoja tarkkaillaan koko ajan. Satelliitille laukaisu avaruuteen on kuin lapsen syntymä: lapsi on jo hengissä äidin kohdussa ja tulee toimeen napanuoran ansiosta, mutta vasta synnytyksen jälkeen lapsi on lopullisessa toimintaympäristössään ja toimii itsenäisesti.

Laukaisu tapahtuu viikon kuluttua torstaina 19. joulukuuta klo 11:12:19 Suomen aikaa.

Fregat (alhaalla) ja Gaia (ylhäällä) juuri ennen toisiinsa liittämistä. Kullan värinen materiaali molemmissa aluksissa on suojamateriaalia, joka kiiltävänä heijastaa Auringon valoa ja auttaa siten pitämään lämpötilan vakiona aluksen sisällä. Fregatin ja Gaian pinnoite on hieman eri väristä, koska ne ovat eri valmistajien tekemiä ja Fregatin pinnoitteen pitää kestää vain muutaman tunnin ajan avaruudessa. Kuvat: Arianespace.

Gaian tankit täynnä

Gaia valmis tankkaukseen!

Marraskuun lopussa ESAn tähtikartoittajasatelliitti Gaia oli jo lähes valmis laukaisuun, jonka pitäisi nykysuunnitelman mukaan tapahtua 19. joulukuuta Kouroun avaruuskeskuksesta Ranskan Guayanasta, Etelä-Amerikasta päiväntasaajan luota Atlantin rannikolta klo 11:12 Suomen aikaa.

Olennaisin Gaialle itselle tapahtunut asia viime päivinä oli sen tankkaus. Laukaisun aikaan sillä on tankeissaan 296 kg polttoainetta, mistä suurin osa käytetään matkalla havaintopaikalle Lagrangen pisteeseen numero 2 noin 1,5 miljoonan kilometrin päässä Maasta sekä asettumiselle oikealle paikalle siellä. Sen jälkeen aluksen isoja rakettimoottoreita käytetään vain suuriin radan- tai asennonmuutoksiin, sillä satelliitin rutiininomaisesta asennonsäädöstä pidetään huolta pienemmillä kylmää kaasua suihkuttavilla mikrorakettimoottoreilla.

Gaian asennonsäätö on periaatteessa helppoa, sillä sen ei täydy monien teleskooppien tapaan osoittaa tarkasti tiettyyn kohtaan taivaalla, vaan se pyörii hitaasti akselinsa ympäri – nopeus on neljä kierrosta vuorokaudessa. Verkkainen vauhti kääntää sitä koko ajan uuteen kohtaan taivasta ja pitää samalla sen hyrräilmiön avulla suunnassaan.

Voimakkaiden rakettimoottorien polttoaineena käytetään hydratsiinia, luotettavaa ja toimintavarmaa, mutta valitettavasti ihmisille hyvin myrkyllistä nestettä. Siksi Gaian tankkaaminen tehtiin hyvin varovasti ja erityisesti tankkaukseen varustellussa rakennuksessa. Sitä varten Gaia piti siirtää erityisessä, hyvin puhtaassa kuljetuslaatikossa Kouroun avaruuskeskuksessa rakennuksesta toiseen, niin sanotusta S1B-hallista S5-rakennukseen.

Suuri säiliö, missä käytännössä laukaisuvalmis Gaia siirrettiin hallista toiseen, oli kuin pieni puhdastila. Siinä on oma ilmastointilaitteistonsa, mikä pitää sen sisäilman oikeassa lämpötilassa, kosteudeltaan sopivana ja mahdollisimman pölyttömänä.

Gaian käyttöön laatikko oli hieman suuri, sillä se on suunniteltu suurimpia Ariane 5:n kyytiin mahtuvia satelliitteja varten. Tällainen on muun muassa suuri ATV-rahtialus. Sama kuljetuslaatikko on palvellut aikaisemmin myös sellaisia kuuluisia avaruusaluksia kuin Herschel, Planck ja Envisat.

Kuljetus hallista toiseen eteni varovasti vauhdikkaimmillaan vain 10-20 kilometrin tuntinopeudella kuorma-auton vetämänä. Vajaan kilometrin matkaan kului hieman vajaa tunti.

Aivan ilman ongelmia ei operaatio kuitenkaan sujunut: kun Gaia oli saatu tankkaushallin ilmalukkoon, huomattiin, että lintu oli lentänyt avoimesta ovesta sisälle. Se piti hätistää pois ja tila puhdistaa uudelleen, ennen kuin kallisarvoinen satelliitti nostettiin pois kuljetuslaatikostaan.

Sen jälkeen Gaia kiinnitettiin erityiseen tankkaustelineeseen, minkä päällä sen tankit täytettiin polttoaineella maanantaina 2. joulukuuta.

Tämän jälkeen Gaia on siirretty kantoraketin nokkaan kiinnitettäväksi. Ensin se liitetään sovittimeen, mikä myöhemmin  kiinnitetään kantoraketin ylimpään (neljänteen) vaiheeseen, joka tunnetaan nimellä Fregat. Sitten Gaian ympärille kiinnitetään raketin nokkakartio. Lopulta koko nokkapaketti nostetaan laukaisualustalla odottavan Sojuz-kantoraketin nokkaan.

Seuraamme tästä alkaen tiiviimmin Gaian laukaisuvalmisteluja, laukaisua 19. joulukuuta ja sen jälkeen satelliitin matkaa kohti havaintopaikkaansa. Gaian tieteellinen johtaja on suomalinen Timo Prusti ja Helsingin yliopiston tutkijat osallistuvat aktiivisesti lennon tieteelliseen toimintaan.

Gaia on taas kasassa – laukaisu 19. joulukuuta

Gaian transpondereita asennetaan takaisin

Noin kuukausi sitten Euroopan avaruusjärjestön tähtikartoittajasatelliitti Gaian laukaisua päätettiin siirtää myöhemmäksi, koska sen radiolaitteistojen niin sanotut transponderit saattoivat mahdollisesti rikkoontua: vastaavanlaiset laitteet olivat hajonneet avaruudessa, eikä kukaan halunnut lähettää Gaiaa matkaan niiden kanssa, vaikka riski oli pieni.

Syypäitä ovat pienet transistorit Gaian kahdessa transponderissa, eli erikoisessa radiovastaanottimessa, joita ei kutsuta vastaanottimiksi, koska pelkän radiosignaalin vastaan ottamisen lisäksi ne käsittelevät ja muokkaavat signaalia sellaiseksi, että Gaian laitteet pystyvät sitä käyttämään. Avaruusluotaimissa ja satelliiteissa käytettävät transponderit pakkaavat siis samaan pakettiin koko joukon yhteydenpidossa vastaanottamisessa käytettävää tekniikkaa, mitä monissa maanpäällisissä sovelluksissa hoitavat monet eri laatikot.

Lyhyesti: kyseessä ovat hyvin tärkeät laitteet, joten ne ruuvattiin irti Gaiasta ja lennätettiin pikaisesti Eurooppaan korjattavaksi ja tarkistettavaksi. Otsikkokuva näyttää missä Gaian transponderit ovat ja miten niihin pääsee käsiksi.

Osien irrottaminen laukaisuvalmiista avaruusaluksesta ei ole vaikeaa, mutta kukaan ei halua tehdä sitä ilman todella päteviä perusteita. Koko laitteisto on jo testattu moneen kertaan ja sen muuttaminen millään tavalla saisi aikaan uuden testausruljanssin. Mutta koska tässä tapauksessa transponderien rikkoontumisen riski arvioitiin sen verran suureksi, että myös riskaabeliin manöveeriin päätettiin ryhtyä.

Laatikot lensivät liikemiesluokassa

Parin osan irrottaminen, lennättäminen Eurooppaan Guiayanasta, korjaaminen, vieminen takaisin Atlantin toiselle puolelle ja kiinnittäminen uudelleen Gaian sisuksiin ei sinällään ole monimutkainen asia, mutta kun se tehtiin näin lähellä laukaisua ja Gaia on ainoa laatuaan oleva satelliitti, piti kaikki tehdä tarkasti ja huolella. Mikään ei saanut mennä pieleen, sillä virheet voisivat olla kalliita. Ongelmatransistorit käytiin huolella läpi ja transponderit tarkastettiin. Tästä vastasi Gaian valmistanut Astrium-yhtiö. Työryhmät niin laukaisupaikalla Kouroussa kuin Euroopassakin ovat viettäneet hyvin vähälomaisen kolmeviikkoisen, ja nyt kun transponderit on saatu jälleen kiinni Gaiaan, on edessä jälleen testaamista.

Onneksi transponderit eivät olleet kookkaita, joten ne voitiin kuljettaa helposti vuorokoneella. Mutta koska kyseessä oli 650 miljoonaa euroa maksanut avaruuslento, ei laitteita laitettu vain laatikkoon ja koneen ruumaan matkalaukkujen kanssa: niille ostettiin oma menopaluulippu liikemiesluokassa. Ne matkustivat kuriirina toimineen insinöörin viereisellä penkillä kahdessa mustassa laatikossa. Niille ei tarjoiltu kuitenkaan business-luokan maittavia ruokia tai juomia.

Kukaan ulkopuolinen ei saanut edes koskea laatikoihin, joten ongelmaksi muodostuivat tavallisen matkustaminen turvatarkastukset: rikkoontumisen riskien minimoimiseksi laatikoita ei haluttu avata tai käyttää normaalin läpivalaisun kautta lentoasemilla. Kaikki ylimääräinen säteily oli pahaksi ja laitteet täytyi pitää hermeettisesti suojattuina, kuten ne olivat olleet koko Gaian rakentamisen ajan. Laatikot voitiin avata ja sulkea vain erityisessä puhdastilassa.

Siksi Gaia-tiimin piti turvautua lentoyhtiön ja poliisin erikoisjärjestelyihin, joilla laatikot saatiin kuljetettua säädösten mukaisesti turvatarkastusten ja tullimuodollisuuksien ohitse lentoasemilla. Käytännössä siis laatikoilla (ja niiden saattajalla) oli poliisit vartioinaan.

Gaia puhdastilassaan
Gaian avaruuteen vievä Sojuz-kantoraketti kokoonpanohallissaan

Valmis matkaan!

Nyt Gaian transponderit on asennettu paikalleen ja ensimmäisissä testeissä niiden on varmistettu toimivan hyvin. Viisi päivää kestäneiden testien jälkeen Gaian suojakuori ja sitä päällystävä eriste- ja suojakerros asennettiin paikalleen. Myös operaatiota varten irrotetut aurinkopaneelit kiinnitettiin uudelleen. Koska Gaia on nyt samassa kunnossa kuin ennen transponderien irrotusta (paitsi että niissä ei varmasti ole nyt vikaa), päätettiin viime viikonloppuna käynnistää normaalit laukaisuvalmistelut siitä mihin ne jäivät 19. lokakuuta. Laukaisu tapahtuu nyt joulukuun 19. päivä (ellei mitään uutta yllättävää tapahdu).

Gaian valmistelun lisäksi laukaisuajankohtaan vaikuttaa Kouroun laukaisukeskuksen muu toiminta, muun muassa Ariane 5 -kantoraketin laukaisuaikataulu.

Normaali laukaisuvalmistelu pääsi jatkumaan nyt maanantaina. Seuraava tärkeä etappi on  Gaian polttoainetankkien täyttäminen, mikä on herkkä toimenpide, jonka aikana satelliitille ei tehdä mitään muuta. Koko Kouroun rakennus S5A, missä olevassa puhdastilassa Gaia sijaitsee, täytyy tyhjentää tankkaamisen ajaksi. Tämän jälkeen Gaiaa aletaan valmistella siirtoon laukaisualustan luona olevaan raketin kokoonpanohalliin noin 20 kilometrin päähän puhdastilasta, missä Gaia kiinnitetään Sojuz-kantoraketin nokkaan.

Odotuksen aika alkaa olla siis ohitse ja Gaian lähtölaskentakello käy!