Aeolus

Tuulisatelliitin suomalaispeilin tarina – vielä kerran asiaa Aeoluksesta

La, 08/25/2018 - 19:51 Jari Mäkinen
Aeoluksen peili on kiiltävä

Nyt keskiviikkona avaruuteen laukaistu Euroopan avaruusjärjestön Aeolus-satelliitti on kiinnostava monessa mielessä: ensinnäkin se tulee tuottamaan erittäin jännää tietoa maapallon tuulista, mutta toiseksi sen lasertutkimuslaitteen suuri peili on tehty Suomessa. Suomessa siksi, että muualla sitä ei osattu tehdä niin hyvin.

Aeolus mittaa tuulia periaatteessa hyvin yksinkertaisesti, mutta samalla varsin mutkikkaasti. Sen kyydissä on kaksi huipputarkkaa ultraviolettivalon alueella toimivaa laseria, joiden tekeminen avaruuskelpoisiksi, tarpeeksi tehokkaiksi ja samalla pitkäikäisiksi osoittautui erittäin hankalaksi. Laserit olivat tärkein syy siihen, että Aeoluksen tekemiseen meni vuosikaupalla enemmän aikaa kuin alunperin suunniteltiin.

Laserien valo suunnataan kohti maapalloa, missä osa siitä törmää ilmassa oleviin aerosoleihin ja molekyyleihin, joten valoa heijastuu takaisin ylös satelliittiin. Menetelmä on sama kuin tutkassa, mutta radioaaltojen sijaan käytetään ultraviolettivaloa, joka "näkee" myös pieniä ilmassa olevia hitusia, eikä ilmakehä vaikuta paljoakaan valon kulkemiseen. Samaan tapaan kuin tehokkaissa tutkissa tarvitaan takaisin heijastuneen signaalin vastaanottamiseen isoa antennia, tarvitaan hyvin heikon valopulssin havaitsemiseen iso peili.

Aeoluksen halkileikkauskuvat näyttävät hyvin, että se koostuu kahdesta osasta: itse satelliitista alhaalla ja siihen liitetystä Aladin-nimisestä tutkimuslaitteesta, joka on kuin suuri peilikaukoputki.


Käytännössä peili toimii suurena kaukoputkena, jonka peilin polttoväli on hyvin lyhyt, vain 1350 mm. Kun peilin halkaisija on 1,5 metriä, tulee teleskoopin aukkosuhteeksi f/0.9 – mikä on aika hyvä, erinomainen, kuten kaikki valokuvauksen harrastajat tietävät.

Koko ja polttoväli eivät kuitenkaan olleet mikään ongelma, kun peiliä tehtiin. Haastavaa siinä oli se, että koska laserit käyttävät ultraviolettivaloa, piti peilin pinnan tarkkuuden olla ällistyttävän hyvin oikean muotoinen: erittäin tarkasti paraboloidin muotoinen. Vaatimuksena satelliittia tehtäessä oli se, että peilin pinnan muodon tuli olla 50 kertaa tarkemmin oikea kuin oli avaruusteleskooppi Herschelin peilillä.

Avaruusteleskooppi Herschel on sopiva vertailukohde siksi, että sen peiliä tehtiin samaan aikaan kuin Aeoluksen peiliä, ja molemmat hiottiin oikeaan muotoonsa Tuorlan observatorion alueella olevassa Opteon Oy:ssä. Kumpienkin rakennusmateriaali on myös samanlainen: piikarbidia, joka on kovaa, avaruuden olosuhteissa hyvin oikean muotonsa säilyttävää, mutta samalla varsin kevyttä materiaalia. Se sopii hyvin peilin runkomateriaaliksi.

Aeoluksen peili hiontakoneessa.


Piikarbidi on aluksi pölyä, hyvin hienojakoista puuterimaista ainetta, joka puristetaan usean tuhannen ilmakehän paineessa kiinteäksi ja muotin avulla jo lähes lopulliseen muotoonsa. Aine sintrautuu paineessa kiinteäksi ja piikarbidikappaleita on lopuksi helppo kiinnittää toisiinsa.

Puristettu peili on siis suunnilleen oikean muotoinen, mutta sen jälkeen se pitää hioa tarkasti juuri oikeaan muotoonsa. Se tapahtuu suurella hiontakoneella, jonka sisällä peili pyörii ja veden sekä erilaisten hionta-aineiden avulla peilin pintaa jynssätään hienovaraisesti täsmälleen oikeanlaiseksi – toki koko ajan laatua tarkistaen. Ainoa paikka maailmassa, missä kovaa piikarbidia voidaan hioa tarpeeksi tarkasti näin suuressa mittakaavassa, on Tuorla.

Itse heijastava pinta höyrytetään sitten myöhemmin pinnan päälle alumiinista.

Herschelin ja Aeoluksen peilit saapuivat Suomeen 23. syyskuuta 2005 tuolloin uudella Airbus Beluga -rahtikoneella. Kuvassa isompaa Herschelin peiliä nostetaan koneen sisältä; Aeoluksen peili oli hieman pienemmässä, saman näköisessä kuljetuslaatikossa. Isoa Belugaa tarvittiin kuljetukseen sen koon (Herschelin peilin halkaisija oli 3,5 metriä ja laatikon liki metrin verran enemmän) vuoksi, ei niinkään sen massan vuoksi. Kuva: Vesa Mörsky via ESA.


Tarkalleen ottaen tilaus Tuorlaan peilin hiomisesta tuli silloiselta Astrium-yhtiöltä, joka on nyt osa Airbus-konsernia. Se vastasi Aeoluksen tekemisestä Euroopan avaruusjärjestölle.

"Muistelen, että ensimmäinen sitä koskeva tiedustelu/tarjouspyyntö tuli joskus vuoden 1995 paikkeilla", kertoo Opteonin Tapio Korhonen.

"Peilin koko taisi olla tuossa tarjouspyynnössä hieman pienempi, mutta aukkosuhde paraboloidilla oli vielä lyhyempi. Totesin, että testauksessa tuollaisessa peilissä tulee eteen paljon ongelmia – tarvittavaa ns. nollalinssiä suunnitellessa tuli aina vastaan linssien reuna-alueella tapahtuva kokonaisheijastus – joten oli parempi valita polttovälin aukkosuhteeksi f/0.9. Sellainen peilistä sitten tuli, halkaisija tosin on matkalla kasvanut."

Opteonin tiimi Aeoluksen valmiin peilin ääressä. Tapio Korhonen on kuvassa oikealla.


Peiliä työstettiin lopulta vuosi ja neljä kuukautta, eli kaksi kertaa kauemmin kuin samaan aikaan Tuorlassa työn alla ollutta Herschelin peiliä. Korhosen mukaan syynä oli se, että työ piti tehdä niin tarkasti ja piikarbidi on kovaa ainetta. Virheisiin ei ollut varaa, joten kaikki piti tehdä tarkasti.

"Peilien hionta on etupäässä pikkutarkkaa nysväämistä", toteaakin Korhonen ja muistuttaa, että Aeoluksen peili on yhä toiseksi suurin koskaan valmistettu teleskoopin piikarbidipeili Herschelin peilin jälkeen.

Syy siihen, miksi peilit tuotiin Tuorlaan hiottavaksi, johtuukin Korhosen hyvästä maineesta optiikan tekijänä ja peilien hiojana, sekä osittain varmaankin hänen motostaan: "Vaikeat asiat teemme heti, mutta mahdoton vie vähän aikaa."

Samankaltaisia avaruuspeilejä ei sittemmin ole Euroopassa tarvittu, joten Tuorlassa on jatkettu tähtitieteellisten kaukoputkien peilien hiomista asiakkaille ympäri maailman. Tällä hetkellä heillä on työn alla Iraniin Gargash-vuorelle noin kolmen ja puolen kilometrin korkeuteen tekeillä olevan kaukoputken apupeiliä.

"Halkaisijaltaan 3,4 metriä oleva pääpeili toimitettiin jo vuoden 2015 alussa, sitten he huomasivat että apupeilikin olisi mukava olla", vitsailee Korhonen ja harmittelee, että suunnitellut kauppapakotteet ja rahaliikenteen vaikeutuminen tekevät hanketta juuri nyt hankalammaksi.

Lisähankaluuksia tulee siitä, että tähtitieteilijät lähtivät pois Tuorlan observatoriosta ja alueella oleva, suoraan observatorion perustaneen Yrjö Väisälän työstä syntynyt yhtiö on hieman epämääräisessä tilanteessa. Korhosen mukaan näkymät mahdollisuuksista käyttää joitakin observatorion entisiä tiloja ovat varsin epäselvät, ja epävarmuutta lisäävät Suomen yliopistokiinteistöjen suunnitelmat esimerkiksi yhtiölle hyvin tärkeän mekaanisen verstaan purkamiseksi.

"Ei ainakaan helpota uusien hankkeiden suunnittelua", huokaa Korhonen ja kertoo lopuksi, että joka tapauksessa Opteon on mukana myös ESO:n uuden jättiteleskoopin ELT:n sekä amerikkalaisen vastaavan (mutta hieman pienemmän) TMT:n tekemisessä ja neuvottelee uusista töistä myös ESA:n sekä muun muassa intialaisten kanssa.

Jutussa olleita lyöntivirheitä on korjattu 26.8. aamulla ja samalla juttuun on lisätty kuvia sekä selitystä peilistä sekä sen hiomisesta.

Aeolus lähti tuulia tutkimaan

Maapallon tuulia kartoittava satelliitti Aeolus laukaistiin onnistuneesti avaruuteen viime yönä klo 00.20 Suomen aikaa.

 

Kouroun avaruuskeskuksesta lähetetty Vega-kantoraketti nosti 1360 kg massaltaan olleen Aeolus-satelliitin noin 320 kilometrin korkeudessa olevalle radalle maapallon ympärillä. Siellä satelliitti aloitti saman tien toimintansa ja oli yhteydessä ensin Etelämantereella Troll-tutkimusasemalla olevaan maa-asemaan klo 1.30 Suomen aikaa.

Nyt aluksi sen kaikki systeemit käydään läpi ja tuulien kartoittamisessa käytettävä laserlaitteisto käynnistetään vasta vähän ajan kuluttua.

Kiinteällä polttoaineella toimiva kevyt Vega nousi matkaan nopeasti ja suhahti vain muutamassa sekunnissa ylös taivaalle iltahämyisestä avaruuskeskuksesta. Kyseessä oli Vegan 12 lento; kaikki laukaisut tähän mennessä ovat sujuneet ongelmitta.

Aeolus on saanut nimensä Kreikan mytologian tuulten jumalalta ja se on viides Euroopan avaruusjärjestön niin sanotuista Earth Explorers -satelliiteista, jotka tutkivat eri maapallon ilmiöitä. Aiemmat ovat Maan painovoimakenttää mitannut, jo toimintansa lopettanut GOCE, Maan vesikiertoa ja merten suolaisuutta mittaava SMOS, jäätiköitä kartoittava CryoSat sekä Maan magneettikenttää mittaava Swarm.

Aeolus on suomalaisittain kiinnostava ennen kaikkea siksi, että sen lidar-laitteiston suuri 1,5 metriä halkaisijaltaan oleva peili on hiottu Tuorlan observatorion alueella Turun lähellä olevassa Opteon Oy:ssä. Satelliitin "sähkökaapin", aurinkopaneeleista eri systeemeille jakavan laitteiston, on tehnyt RUAG Space Finland Oy Tampereella; yhtiö valmisti myös signaalikäsittely-yksikön laserlaitteistoon.

Lisätietoja satelliitista ja sen tehtävästä on alla olevissa jutuissa.

Maapallo laserpommituksen kohteena

Ke, 08/22/2018 - 20:27 Jari Mäkinen
ICESat-2 avaruudessa

Ensi yönä Suomen aikaa laukaistaan avaruuteen Euroopan avaruusjärjestön Aeolus -tuulitutkimussatelliitti ja ensi kuussa lähtee kiertoradalle Nasan ICESat-2. Yhteistä molemmille laitteille on se, että ne tulevat sinkoamaan alas kohti maapalloa lasersäteitä.

Heti alkuun on parasta sanoa, että lasersäteet eivät ole niin voimakkaita, että niistä olisi meille haittaa.

Mutta heti perään kannattaa todeta, että esimerkiksi Aeoluksen lasereita on säädetty ihan tarkoituksella siten, että vahingossa suoraan kohti satelliittia katsoessa täällä Maan pinnalla ei siitä tulisi haittaa silmille. Ultraviolettilaser kun vaurioittaa helposti silmää, etenkin kun emme itse tunne lainkaan sitä, kun valo saa aikaan vaurioita silmässä. Niinpä laserien teho on laskettu juuri parhaaksi mahdolliseksi, mutta samalla kenties jopa "liian" turvalliseksi.

Aeolus ei kuitenkaan ole ainoa satelliitti, joka ampuu alas kohti Maata laservaloa.

Sellaisia on jo nyt, mutta Aeolus tulee olemaan aivan omassa luokassaan – kuten myös Nasan uusi ICESat-2 (Ice, Cloud and land Elevation Satellite-2). Se on periaatteeltaan hieman samanlainen kuin Euroopan avaruusjärjestön jo avaruudessa oleva Cryosat, paitsi että radioaaltojen sijaan se käyttää laseria korkeuden mittaamiseen.

Olennaista on juuri korkeuden mittaaminen: kun tarkka satelliitin ja pinnan välinen etäisyys tiedetään, voidaan laskea varsin yksinkertaisesti esimerkiksi jäätiköiden paksuuksia sekä tahtia, kuinka nopeasti paksuus muuttuu.

Kuten nimi antaa ymmärtää, voi satelliitti havaita myös pilviä, meren pinnan korkeutta sekä kiinteän maan pinnan korkeuksia. Tiedoilla on erittäin suoraa käyttöä mm. ilmastonmuutoksen seurannassa.

ICESat-2:n laserlaite ampuu kohti Maata 10 000 pulssia sekunnissa. Osa valosta heijastuu takaisin ja satelliitin herkkä kamera pystyy ottamaan valoa vastaan. Kun laite toimii tutkan tapaan, voidaan tuloksesta laskea satelliitin sijaintitietojen ja asennon mukaan tarkka korkeustieto.

Ylhäällä avaruudessa on jo nyt useita satelliitteja, jotka ovat käyttäneet tai käyttävät laseria joko tiedon siirtoon tai Maan tutkimiseen. Yksi niistä oli ensimmäinen ICESat-2 -satelliitti, joka toimi vuodesta 2003 vuoteen 2009. Sen työtä on jatkanut IceBridge, joka laukaistiin avaruuteen vuonna 2009 ja joka toimii edelleen. Uusi lasertutkakorkeusmittarisatelliitti on siis jatkoa tälle tutkimukselle.

Aeolus ei tule kiinnittämään niinkään huomiota korkeuksiin, vaan ilmakehässä olevien hiukkasten liikkeisiin maanpinnan ja 30 kilometrin korkeuden välissä. Hiukkasten liikkeiden avulla voidaan nimittäin katsoa miten tuuli puhaltaa eri korkeuksilla.

Kreikan mytologian tuulten jumalalta nimensä saanut Aeolus on varustettu Suomessa hiotulla 1,5-metrisellä peilillä.


Aeolus laukaistaan avaruuteen Vega-kantoraketilla Kouroun avaruuskeskuksesta ensi yönä, eli 23.8. klo 00.20 Suomen kesäaikaa – jos kaikki sujuu suunnitelman mukaan. Laukaisua voi katsoa suorana täällä: www.esa.int/Our_Activities/Observing_the_Earth/Aeolus/Watch_Aeolus_launch_live

ICESat-2 puolestaan lähetetään matkaan Delta II -kantoraketilla Kaliforniasta Vandenbergin lentotukikohdasta syyskuun 12. päivänä, siis noin kolmen viikon päästä.

Tuuli viivyttää tuulta tutkivan satelliitin laukaisua

Ti, 08/21/2018 - 15:54 Jari Mäkinen
Vegan ylintä vaihetta nostetaan paikalleen

Pitkään ja hartaasti tehty Aeolus-satelliitti on parhaillaan lähtövalmiina Kouroun avaruuskeskuksessa Ranskan Guyanassa. Täksi päiväksi suunniteltua laukaisua on kuitenkin jouduttu lykkäämään ainakin vuorokaudella, koska – sinänsä ironisesti – liian kova tuuli viivyttää tämän maapallon tuulia tutkivan satelliitin lähtöä.

Aeolus on suomalaisittain kiinnostava, koska siinä on puolitoistametrinen Turun lähellä Tuorlassa Opteon Oy:ssä hiottu peili. Satelliitti ei kuitenkaan käytä peiliään perinteiseen tapaan ikään kuin suurena kaukoputkena, vaan satelliitin LIDAR-laitteisto sondaa lasereillaan sen avustuksella alla olevaa ilmakehää.

LIDAR tulee sanoista Light Detection and Ranging, ja se on vähän kuin valon aallonpituusalueella toimiva tutka: alas suunnattu laservalo heijastu takaisin ilmassa olevista pienhiukkasista ja molekyyleistä, jolloin suuren peilin avulla valo pystytään ottamaan vastaan ja sitä voidaan analysoida niin, että signaalista saadaan selville tuulen suunta ja voimakkuus. Laite pystyy ottamaan ikään kuin poikkileikkauksen ilmakehästä 30 kilometrin korkeuteen saakka.

Aeolus kuuluu Euroopan avaruusjärjestön maapalloa tutkivien Earth Explorer -satellittien sarjaan ja se on lajissaan ensimmäinen. Tuulta on mitattu aikaisemminkin erilaisin menetelmin, mutta Aeoluksen ultraviolettivalon alueella toimiva LIDAR on lajissaan ensimmäinen. Se on myös parempi ja tarkempi kuin mikään aikaisempi tutkimuslaite. Ei ihme, että sen tekemisen kanssa on ollut ongelmia.

Tutkijat saavat pian lähes reaaliajassa tietoa planeettamme tuulitilanteesta. Tämä auttaa ymmärtämään paremmin sitä, miten ilmakehä toimii: miten tuuli, ilmanpaine, lämpötila ja ilman kosteus liittyvät toisiinsa. Tämän ansiosta pystytään selvittämään myös sitä, miten tuulet vaikuttavat lämmön sekä kosteuden kiertoon maapallon pinnan, merien ja ilmakehän välillä. .

Siinä missä Aeoluksen havaintojen tuoma apu muun muassa ilmaston muuttumista koskevalle tutkimukselle on epäsuoraa, voidaan satelliitin keräämiä tietoja käyttää ihan sellaisenaan apuna sääennusteissa sekä vaikkapa pölyn, saasteiden tai siitepölyn kulkeutumisen arvioinnissa.

Aeoluksen 1,5 metriä halkaisijaltaan olevaa teleskooppiosaa tarkistetaan ennen kuin satelliitti laitettiin rakettiin.


Aeolus saapui laivalla Kouroun avaruuskeskukseen kesäkuun alussa ja sen jälkeen sitä on valmisteltu laukaisuun.

Se lähetetään matkaan Vega-kantoraketilla, jolle kyseessä on 12. lento. Kaikki aiemmat lennot ovat onnistuneet hyvin. Aeolus asennettiin raketin nokkakartion sisälle viime viikolla ja kuljetettiin laukaisupaikalla odottaneen raketin luokse sekä nostettiin sen päälle.

Alkuperäisen suunnitelman mukaan laukaisu olisi tapahtunut ensi yöllä klo 00.20 Suomen kesäaikaa, mutta koska sää laukaisupaikalla ei ole häävi ja ennusteen mukaan tuulet olisivat suunnitellun laukaisun aikaan liian kovia turvallista laukaisua varten, päätettiin jo eilen lähtöä lykätä ainakin 24 tunnilla.

Jos sää ei tuota yllätyksiä, tapahtuu lentoonlähtö nyt siis keskiviikon ja torstain välisenä yönä Suomen ajan mukaan – laukaisupaikalla Kouroussa tuolloin on vielä keskiviikon alkuilta.

Video: Aeolus on satellitti, joka näkee lasersilmällään maailman tuulet

Hyvää kannattaa odottaa! Euroopan avaruusjärjestön Aeolus -satelliittia on tehty 16 vuoden ajan ja sen piti alun perin lentää jo vuonna 2007, mutta se pääsee vasta ensi elokuussa avaruuteen. Laite tulee havaitsemaan avaruudesta maapallon tuulia ennen näkemättömällä tarkkuudella.


Jos kysyt säätieteilijältä, mikä on suurin yksittäinen hankaluus sään ennustamisessa, niin vastaus on tuuli.

Tuulta mitataan toki avaruudesta ja maanpäälisin laittein koko ajan, mutta tiedot ovat hyvin paikallisia ja yleensä kertovat tilanteesta vain lähellä pintaa. Jos sääennustusmalleihin saataisiin edes karkeita tietoja tuulitilanteesta laajoilta alueilta pinnasta aina stratosfääriin saakka, niin ennusteet muuttuisivat paljon tarkemmiksi.

Ongelmana on kuitenkin se, että tällaisten tuulihavaintojen tekeminen on hyvin hankalaa. Laajoja alueita voidaan havaita vain avaruudesta, mutta miten havaita tuulta, joka on käytännössä näkymätöntä? Ja kuinka havaintoja voisi tehdä kätevästi eri korkeuksilla?

Vastaus on lidar, eli kuin tutka, joka käyttää radioaaltojen sijaan valoa. Lidar-tekniikkaa on kehitetty pitkään ja sen avulla pystytäänkin tekemään tehokkaasti havaintoja paikallaan olevista havaintoasemista sekä lentokoneista, mutta lidarin asentaminen satelliittiin on osoittautunut todella vaikeaksi. Nasa on heittänyt pyyhkeen kehään jo useampaan kertaan, kun koelaitteet eivät ole toimineet, mutta nyt nähtävästi Euroopan avaruusjärjestö on onnistunut tekemään ensimmäisen, kunnollisen avaruudessa toimivan lidarin.

Se on Aeolus-satelliitin hyötykuorma, joka tunnetaan nimellä Aladin, eli Atmospheric LAser Doppler INstrument. Kyseessä on ultraviolettivalon alueella toimiva laser (itse asiassa kaksi sellaista), joka ammutaan alas kohti Maata. Osa valosta heijastuu ja siroaa takaisin tulosuuntaan (tutkasignaalin tapaan), jolloin se voidaan ottaa vastaan suuren teleskoopin avulla. Kun signaalia analysoidaan, voidaan siitä saada selville tuulen voimakkuus ja suunta eri korkeuksilla.

Täsmälleen ottaen valon aallonpituus on 355 nm, ja laser suunnataan 35° kulmassa alaspäin, jolloin ilmakehästä saadaan sopiva pystyleikkaus.

Valoa otetaan vastaan kahdella vastaanottimella, jotka näkevät ns. Mie- ja Rayleigh-sirontaa. Taivaan sininen väri johtuu niin sanotusta Rayleigh'n sironnasta, jonka keksi John William Strutt, joka tunnetaan paremmin aatelisnimeltään lordi Rayleigh. Hänen nimeään kantana sironta tulee valon osuessa ilmassa oleviin happi- ja typpimolekyyleihin. Saksalaisen fyysikon Gustav Mien mukaan nimensä saanut sironta tulee puolestaan valon osuessa ilmassa oleviin aerosoleihin, pienhiukkasiin ja pilvien yläosiin.

Aeolus siis "näkee" ilmassa tuulen mukana liikkuvia molekyyjejä ja hiukkasia. Apuna tässä on vielä niin sanottu doppler-ilmiö, eli se, kun valon aallonpituus muuttuu pienemmäksi kun kohde liikkuu kohti havaitsijaa ja pitemmäksi etääntyessään. Kyse on samasta asiasta kuin junan pillin äänen muuttumisessa junan mennessä ohitse: kohti tulevan junan pilli kuulostaa korkeammalta ja pois menevän junan pillin ääni on matalampi.

Jos tämä kaikki tuntuu hankalalta, laitteen saaminen avaruudessa toimivaksi oli hyvin haastavaa. Laserit ja valoa ohjaavat linssit ja peilit on kiinnitetty optiseen penkkiin, jonka täytyy kestää laukaisun tärinän ja avaruuden olosuhteet, ja samoin laserien pitää sinällään olla erittäin toimintavarmoja.

Eräs olennaisimmista hankaluuksista liittyi peilien ja linssien pinnoituksiin, sillä käytettävien lasereiden teho on sen verran suuri, että yllättäen laserit höyrystivät käytettyjen nämä pinnoitukset – tätä ei oltu yksinkertaisesti ajateltu kunnolla, koska pinnoitukset eivät olleet koskaan ongelmana maanpäällisissa lidareissa. Uusien pinnoitteiden kehittäminen ja testaaminen vei paljon aikaa.

Aeoluksen peili Tuorlassa. Kuva: Tuorlan observatorio

"Suomalainen" peili

Laser ammutaan ilmakehään ja takaisin tuleva valo kerätään havaintolaitteseen suuren peilin avulla. 1,5 metriä halkaisijaltaan oleva peili on tehty piikarbidista ja se on olemukseltaan hyvin pitkälti samanlainen kuin oli Herchel-avaruusteleskoopissa.

Itse asiassa peilejä tehtiin samanaikaisesti, ja samaan tapaan kuin Herchelin suuri peili hiottiin tarkasti oikeaan muotoonsa Suomessa Tuorlan observatoriolla, sai myös Aeoluksen peili saman puunauksen Turun kupeessa. Hionnan teki Opteon Oy. Peilit tuotiin näyttävästi Airbus Beluga -rahtilentokoneella.

Peilin pinta on vain 2,5 mm paksu ja sen tuorlalaiset hioivat aikanaan niin tarkasti, että peili oli eräs parhaita maailmassa. Nyt yli vuosikymmentä myöhemmin peili ei ole enää ennätyksellinen, mutta erittäin hyvä.

Itse asiassa Aeolusta varten peilin ei olisi tarvinnutkaan olla parempi, sillä muutoin satelliitin alas lähettämä lasersäde voisi olla haitallinen: satelliitista 1,5 metriä leveänä lähtevä säde on nyt Maan pinnalle saapuessaan noin seitsenmetrinen ja voimakkuudeltaan sopiva havaintoihin, mutta samalla tarpeeksi heikko, ettei se aihauta vahingossakaan silmävaurioita. Suunnittelussa on otettu huomioon se mahdollisuus, että joku katsoisi juuri satelliitin suuntaan kiikarilla samaan aikaan kun laserilla sondataan alaspäin.

Suomalainen "sähkökaappi"

Satelliitin aurinkopaneeleista eri systeemeille jakavan laitteiston on tehnyt RUAG Space Finland Oy Tampereella; yhtiö valmisti myös signaalikäsittely-yksikön laserlaitteistoon.

Tutkimuslaite, josta on hyötyä sääennustajille

Aeolus on ennen kaikkea tutkimuslaite, jonka tehtävänä on paitsi testata satelliitissa olevan lidarin toimintaa, niin myös tutkia miten käyttökelpoista tietoa sillä saadaan aikaan. Ainakin periaatteessa se pystyy tuottamaan juuri sellaista tietoa, mitä sääennustajat kaipaavat: kattavan tuulikartoituksen.

Etenkin useamman päivän päähän ulottuvissa sääennusteissa suurin epävarmuus tulee siitä, että suuri osa tuulitiedoista täytyy arvioida varsin harvan havaintoverkoston perusteella. Jos ja kun tietokoneilla tehtäviin mallinnuksiin voidaan pian laittaa tuulitietoja koko maapallon alueelta merenpinnan tasolta aina 30 kilometrin korkeuteen, tulee tuloksista todennäköisesti paljon parempia.

Aeolus tulee kiertämään Maan 15 kertaa vuorokaudessa ja se pystyy kartoittamaan koko maapallon noin viikon kuluessa. Kaikki tuulitiedot eivät ole siis aivan tuoreita, mutta parannus nykyiseen on huomattava.

Tietoa saadaan alas satelliitista kuitenkin nopeammin kuin tutkimussatelliiteista yleensä. Signaali otetaan vastaan Huippuvuorilla, mistä tieto siirtyy Trimsøssä olevaan käsittelykeskukseen, joka jakaa tiedot ympäri Eurooppaa – myös Suomeen Ilmatieteen laitokselle. Tuulitiedot voivat olla parhaimmillaan noin kolmen ikäisiä, eli hyvin tuoreita.

Euroopan avaruusjärjestö ja sääsatelliittijärjestö Eumetsat ovatkin jo eräällä tapaa huolestuneita siitä, että kenties vastaavanlaisia satelliitteja halutaan vastaisuudessa lisää. Jos tuulitiedot tuottavat hyviä kokemuksia, halutaan tietoja luonnollisesti rutiininomaisesti. Sitä varten pitäisi taivaalle lähettää ainakin kaksi uudenlaista sääsatelliittia, jotka olisivat Aeoluksen kokoisia.

Niiden tekemiseen ei kuitenkaan mene 16 vuotta, koska oppirahat on nyt maksettu. Lisäksi hankkeessa jo nyt saatuja teknisiä tietoja voidaan käyttää hyväksi maanpäällisissä lidareissa sekä laseroptiilassa yleisesti.

Laukaisu elokuussa

Aeolus pakataan nyt kuljetuskonttiin ja lähetetään laivalla laukaisupaikalle Ranskan Guyanaan. Sitä ei siis lähetetä sinne rahtilentokoneella, kuten yleensä satelliitteja kuljetetaan, koska laserien kanssa halutaan ottaa varman päälle; suuret, yllättävät paineenvaihtelut voivat olla niille haitallisia. Jos lento menee hyvin, ei ongelmia olisi, mutta lennolla täytyy varautua hätätilanteisiin ja sellainen on esimerkiksi paineen nopea putoaminen koneen sisällä. Siksi merikuljetus on katsottu nyt paremmaksi.

Kouroussa satelliitti testataan perustoimiltaan uudelleen, asennetaan Vega-kantoraketin nokkaan ja laukaistaan avaruuteen näillä näkymin 21. elokuuta. Avaruudessa laitteiden käynnistäminen tapahtuu rauhallisesti, mutta tutkijoille on luvattu ensimmäisiä tietoja lokakuussa – jos kaikki siis tästä eteenpäin menee hyvin.

Tuulisatelliitti saa teleskooppinsa

ESAn valmistumassa oleva Aeolus-satelliitti on aiheuttanut tavallista enemmän päänvaivaa: sen tehtävänä on mitata maapallon tuulia ja kartoittaa ilmassa olevia pilviä sekä aerosoleja aivan uudentyyppisellä laserkeilaimella, mutta sen tekeminen on osoittautunut varsin hankalaksi.

Satelliitin keskeinen osa on ultraviolettialueella toimiva kaukoputki, nimeltään Aladin, ja sen tärkein osa on Suomessa tarkasti oikeaan muotoonsa hiottu 1,5 metriä halkaisijaltaan oleva peili.

Peili, kuten monet osat satelliitista ovat olleet tekeillä jo pitkään, mutta nyt Aeolus on valmistumassa. Avaruuteen se pääsee näillä näkymin ensi vuonna.

blog