NASA ja sen partnerit ovat hyväksyneet uuden kaupallisen hankkeen Kansainvälisellä avaruusasemalla toteutettavaksi: Nanoracks -yhtiö voi asentaa asemaan ilmalukon, jonka kautta voidaan lähettää paremmin pieniä satelliitteja avaruuteen.

ISS-asemalta lähetetään jo nyt (ja tulevaisuudessa yhä enemmän ja enemmän) pieniä Cubesat-tyyppisiä nanosatelliitteja, jotka ovat massaltaan muutamia kiloja ja jotka ovat kooltaan noin 10 x 10 x 30 cm. Suunnitteilla on myös lähettää suurempia samantyyppisiä satelliitteja, mutta hankaluutena asemalla on ollut se, ettei asemaa ole suunniteltu satelliittien lähetyspaikaksi.

Hakukonemonialayhtiö Googlen takana oleva Alphabet on myynyt kovasti kohua herättäneen Bella Terra -satelliittiyhtiönsä Planet Labs -yhtiölle uudelleenorganisointinsa yhteydessä. Nykyisin vain nimellä Planet tunnettu sanfranciscolaisyhtiö on tällä hetkellä eräs kiinnostavimmista uuden avaruustoiminnan yhtiöistä.

Sen ideana on lähettää avaruuteen paljon pieniä nanosatelliitteja, joilla se voi ottaa kuvia melkeinpä milloin vain mistä vain maapallolla.

P-POD on Cubesat-periaatteen aikanaan kehittäneen Kalifornian osavaltion polyteknisen yliopiston, eli California Polytechnic State Universityn, CalPolyn, suunnittelema lukitus- ja irrotusjärjestelmä, jonka avulla voidaan laukaista kerralla avaruuteen kolme Cubesat-yksikköä. Nimi P-POD tulee sanoista Pico-Satellite Orbital Deployer.

Cubesatit voivat olla myös suurempia kuin perusyksikkö, noin kymmenen senttiä kanttiinsa oleva kuutio, ja esimerkiksi Aalto-yliopiston Aalto-1 -satelliitti on kooltaan kolme kuutiota ja sen laukaisu yksinään vaatii yhden kokonaisen P-PODin. 

Kuvassa CalPolyn alihankkijana toimivan Tyvak-yhtiön edustaja Fabio Nichele on juuri kiinnittänyt P-PODin etupintaan pientä alumiiniteippipalan, joka toimii avaruudessa hyvänä Auringon valon heijastajana. Näin voimakas Auringon porotus ei pääse kuumentamaan metallipintaa liikaa P-PODin lyhyen, mutta tärkeän toiminta-ajan kuluessa. 

Satelliitit vapautetaan Sentinel-1B:n irrottamisen jälkeen, kun Sojuz-kantoraketin lentoonlähdöstä on kulunut kaksi tuntia, 48 minuuttia ja 11 sekuntia. Juuri sitä ennen raketin ylin vaihe Fregat on tehnyt ratamuutoksen siten, että satelliitit eivät joudu Sentinelin luokse, vaan sinkoutuvat kiertämään Maata soikealla radalla, jonka matalin kohta on noin 453 km ja korkein 665 km. 

Vaikka laukaistavat satelliitit OUFTI-1, e-st@r-II ja AAUSAT4 ovat pieniä ja vaatimattomia, ovat ne virallisestikin täysimittaisia satelliitteja, jotka vaativat omat radiolupansa ja ne kirjataan laukaisijamaansa "avaruusalusrekisteriin". Laukaisusta vastaava Arianespace puolestaan kohteli satelliittejaan Kouroussa kaitsineita opiskelijoita aivan kuten muita asiakkaitaan. Yhtiön listauksessakin satelliitit lasketaan 52., 53. ja 54. eurooppalaiskantoraketilla laukaistaviksi ESAn satelliiteiksi.

Satelliitteja esitellään tarkemmin tänään julkaistussa lennosta ja sen kyytiläisistä kertovassa artikkelissa.

Laukaisu oli tarkoitus tehdä jo viime yönä, mutta sääolosuhteet Kouroun avaruuskeskuksessa ja ennen kaikkea tuulet raketin reitillä yläilmakehässä eivät olleet suotuisia, joten kantoriaketin tankkaustakaan ei päätetty aloittaa. Samalla raketti ja satelliitit asetettiin odottamaan uutta yritystä vuorokautta myöhemmin, siis ensi yönä klo 00:02:13 Suomen aikaa.

Jo 14. eurooppalainen Sojuz-lento

Lennon päähyötykuormana on Sentinel-1B -tutkasatelliitti, mutta koska Sojuz kykenee kuljettamaan avaruuteen painavammankin lastin ja raketissa oli tilaakin lisämatkustajille, on mukana koko joukko pienempiä satelliitteja erityiseen kimppakyytiadapteriin liitettyinä: ranskalainen Microscope matkaa Sentinelin alla ja kolme cubesatia omassa lähetystelineessään sivulla.

Mukana piti olla myös norjalainen NORSAT-1, mutta se jouduttiin jättämään harmittavasti matkasta jo satelliitin oltua valmiina raketiin asennettavaksi. Telinettä, josta norjalaissatelliitti piti singota avaruuteen, oli modifioitu maaliskuussa, mutta simulaatiot sen kestävyydestä eivät valmistuneet ajoissa. Vaikka teline olisi erittäin todennäköisesti kestänyt, ei laukaisusta vastaava Arianespace halunnut ottaa riksiä. Tämä tiukkuus on eräs syy siihen, miksi yhtiön laukaisut ovat sujuneet niin luotettavasti ja ongelmitta. 

Vaikka Arianespace onkin vastuussa laukaisusta, on Sojuz-kantoraketin kokoaminen, lentokuntoon saattamisen ja laukaisu Kouroussa käytännössä kokonaan venäläisten vastuulla. Sitä varten laukaisun aikaan paikalla on yli 200 henkilöä, jotka valmistelevat raketin ja hoitavat sen taivaalle. 

Lähtövalmistelut sujuvat tropiikin keskellä täsmälleen samaan tapaan kuin esimerkiksi Baikonurissa, paitsi että Kouroun tilat ovat modernimpia ja hyötykuorma asennetaan raketin nokkaan vasta laukaisualustalla kantoraketin ollessa jo siellä pystyasennossa. Raketti kuljetetaan rautatietä pitkin kokoonpanohallista laukaisualustalle vaakatasossa ja nostetaan vasta siellä pystyyn.

Tämä menettely, sekä rakettia suojaava umpinainen, laukaisun aikaan sivulle rullattava suojahalli ovat osoitautuneet niin hyviksi, että Venäjän uudessa laukaisukeskuksessa Vostoshnissa käytetään samaa systeemiä.

Nyt illalla tehtävän laukaisun, numeroltaan VS14, raketti kuljetettiin laukaisupaikalle tiistaina 19. huhtikuuta, ja valmiiksi jo nokkakartion sisälle asennetut satelliitit liitettiin sen nokkaan keskiviikkona. 

Viime päivinä raketin ja sen satelliittien toimintakuntoisuus on varmistettu useaan kertaan, minkä lisäksi laukaisua sekä satelliittien ensi toimia avaruudessa on harjoiteltu niin Kouroussa kuin Euroopan puolellakin.

Aalto-1 syntyi vuonna 2010 hullulta tuntuneesta ajatuksesta. Aalto-yliopiston Sähkötekniikan korkeakoulun Radiotieteen ja -tekniikan laitoksella päätettiin laittaa pystyyn opiskelijaprojekti, jonka päämääränä oli saada oma satelliitti avaruuteen parin vuoden kuluessa.

Hanke on ottanut sen jälkeen monta aikalisää, osin omista syistä, osin ulkoisista. Vaikka varsinainen satelliitti on valmistunut vasta nyt, on hanke ennättänyt jo tuottamaan yli 50 opinnäytetyötä ja 12 tohtoriväitöstä.

Lisäksi se on luonut pohjaa kokonaiselle uudelle teollisuudenalalle, sillä piensatelliittien tekeminen on yhä suositumpaa ympäri maailman ja kokosuhteeltaan se on juuri sellaista avaruustoimintaa, mitä voitaisiin tehdä Suomessa.

Hankkeen tiimoilta onkin jo syntynyt uusi hankkeita ja lupaavia spin-off -yrityksiä. 

Aalto-1 on ennättänyt saamaan myös jo seuraajia, jotka sarjan ensimmäisestä saatujen oppien avulla ovat valmistuneet nopeasti; Aalto-2 saattaa päästä avaruuteen jo vuoden lopulla.

Ykkönen sen sijaan päässee matkaan loppukeväästä 2016 Space X –yhtiön Falcon 9 –kantoraketilla Kaliforniasta Vandenbergin laukaisuasemalta. Asiaan vaikuttaa vielä monta seikkaa, muun muassa se, saako yhtiö jo moneen kertaan lykätyn laukaisun Floridasta samanlaisella raketilla matkaan virheettä. Edellinen yritys oli viime yönä ja seuraavan kerran laukaisua yritetään perjantain sekä lauantain välisenä yönä Suomen aikaa.

Samalla laukaisulla touko-kesäkuussa viedään noin 600 kilometrin korkeudessa olevalle kiertoradalle nousee raketin kyydissä ennätysmäärä nanosatelliitteja. Falcon 9 rahtaa niitä taivaalle noin 80 kappaletta.

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...

Yliopistojen lisäksi myös tutkimuslaitokset ja täysin kaupalliset yhtiöt laukaisevat avaruuteen yhä useammin pieniä nanosatelliitteja. Elektroniikan pienenemisen ja mikromekaniikan paranemisen ansiosta pieneen pakettiin voidaan pakata nykyisin yhä enemmän.

Vaikka isoille, "oikeille" satelliiteille on toki oma paikkansa edelleenkin, pystytään näillä pienikokoisilla ja edullisilla satelliiteilla tekemään monia asioita lähes yhtä hyvin, mutta ennen kaikkea kustannustehokkaasti ja nopeasti.

Niinpä nanosatelliittiala on hurjassa nousussa ja satelliittien lukumäärä kasvaa nopeasti. Riskirahoittajat maailmalla ovat sijoittaneet miljardeja uudentyyppisten palvelujen rakentamiseen uuden sukupolven edullisten piensatelliittien avulla.

"Nykyään nanosatelliitit mahdollistavat muidenkin kuin perinteisten avaruusjärjestöjen ja suurvaltioiden toiminnan avaruudessa", toteaa avaruustekniikan professori Jaan Praks. 

"Monet yliopistojen piensatelliittiprojektit ovat laittaneet alulle pienissä maissa kokonaisia avaruusohjelmia."

Rahoitusmarkkinat kaipaavat mullistavia ideoita ja niitä keksimään ja toteuttamaan tarvitaan nuoria neroja. Niitä on syntynyt parhaiten yliopistojen CubeSat-projekteissa.

"Avaruustekniikan opetuksemme perustuu Cubesat-luokan nanosatelliitteihin. Suomen historian ensimmäinen satelliitti Aalto-1 on rakennettu pääosin opiskelijaprojektissa laajassa yhteistyössä muiden suomalaisten yliopistojen ja instituuttien kanssa. Aalto-1 laukaistaan avaruuteen loppuvuodesta, ja pian sen jälkeen myös Aalto-2, joka on jo melkein kokonaan rakennettu Otaniemessä."

Avaruustekniikka tarvitsee huippuosaamista ja Suomella on tässä hyvä mahdollisuus luoda oma erikoisalueensa.

"Kekseliäästi rakennetut nanosatelliitit eivät häviä paljoakaan isoille satelliiteille ja koulutuksellisesta näkökulmasta Aalto-1 on ollut erinomainen", tohtorikoulutettava Antti Kestilä muistuttaa.