Reaktor Space Lab

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.
-

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; 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.

Tagit

avaruussää

aurinkomyrsky

Sunstrom

XFM-CS

isaware

Reaktor Space Lab

Reaktor Space Labin ensimmäinen satelliitti Hello World laukaistiin aamulla onnistuneesti Intiasta ja se on alkanut toimia avaruudessa. Kiertoradalla on nyt yksi aktiivinen suomalaissatelliitti lisää.

Hello World laukaistiin avaruuteen klo 6.28 Suomen aikaa PSLV-C43 -kantoraketilla Intiasta ja noin kahta tuntia myöhemmin saatiin vahvistus siitä, että Hello World oli vapautettu onnistuneesti avaruuteen.

Se kiertää nyt Maata radalla, jonka korkeus on keskimäärin 504 km.

Satelliitti ei alkanut heti avaruuteen omille teille päästyään huutamaan heti radiosignaaliaan, vaan ensin se latasi rauhallisesti akkujaan auringonpaisteessa. Sähköä se saa aurinkopaneeleista, joita on pienen satelliitin sivuilla.

Satelliitti käynnisti itsensä automaattisesti klo 13 Suomen aikaa ja noin tuntia myöhemmin ensimmäinen signaali satelliitista otettiin vastaan Japanissa.

Kun iltapäivällä Hello World lensi ensimmäisen kerran radallaan Suomen päältä, saatiin siihen yhteys myös Reaktor Space Labin omalla maa-asemalla. Tämä yhteys ei ollut enää vain yhdensuuntaista kuuntelua, vaan satelliittiin onnistuttiin myös lähettämään komentoja ja satelliitti vastasi niihin.

Alla on vielä Intian avaruustutkimusjärjestö ISRO:n video Hello Worldia kuljettaneen raketin laukaisusta. Videolla näkyy vain suurimman satelliitin irrotus avaruuteen; Hello World ja muut pienemmät satelliitit vapautettiin sen jälkeen.

Tagit

https://youtu.be/OAEHGQs6Pyk

Samalla kun kahta suomalaissatelliittia kyytivän SpaceX:n Falcon 9 -kantoraketin matka on jälleen kerran viivästynyt, on Reaktor Space Lab kiilaamassa ohituskaistalta kaksikon ohitse lähettämällä Hello World -satelliittinsa kolmanneksi virallisesti suomalaiseksi avaruuteen lähetetyksi laitteeksi. Laukaisu tapahtuu Intiasta nyt torstaina aamulla klo 06.28 Suomen aikaa.

Jos siis kaikki menee hyvin; tätä kirjoitettaessa laukaisuun on aikaa enää vain pari tuntia ja lähtölaskenta tikittää hyvin eteenpäin. Tämän PSLV-C43 -lennon laukaisua voi seurata suorana Intian avaruusjärjestön ISRO:n videolähetyksessä.

Lennon päähyötykuormana on intialainen kaukokartoitussatelliitti HysIS, jonka lisäksi kyydissä on 30 muuta pienempää satelliittia. Yksi näistä on Reaktor Space Labin Hello World, joka on Aalto-2 -satelliitin kaltainen ns. kahden yksikön CubeSat. Sen koko on siis noin 20 x 10 x 10 cm ja sen tarkoituksena on ennen kaikkea testata avaruudessa VTT:n uudenlaisen hyperspektrikameran toimintaa.

Kameran aiempi versio on Aalto-1 -satelliitissa, mutta uusi versio on parempi ja tehokkaampi. Siltä odotetaan siksi paljon enemmän kuin edeltäjältään – ja koska Reaktor Space Lab on eräs uusista avaruusalan yhtiöistä, tutkii se satelliitillaan mahdollisuuksia käyttää kameraa kaupallisesti. Yhtiö on tehnyt työtä pikkusatelliittien parissa jo vuodesta 2016 alkaen, ja vaikka se on saanut jo tilauksia muun muassa Euroopan avaruusjärjestöltä, on Hello World otaniemeläisfirman ensimmäinen toimintaan pääsevä oma satelliitti.

Teknisesti satelliitti perustuu Aalto-2 -satelliitissa käytettyyn runkoon, mutta sitä on olennaisesti paranneltu. Se toimitettiin eteenpäin laukaisuvälittäjälle viime kesäkuussa, jolloin tavoitteena oli lähettää PSLV matkaan jo elokuussa. Kuten yleensä, laukaisu viivästyi monista erinäisistä syistä aina tähän saakka.

Reaktor Space Labilla on myös oma maa-asema, jonka etäohjattava antenni sijaitsee näkyvästi Helsingin keskustassa Helsingin yliopiston Porthania-rakennuksen katolla. Kun satelliitti pääsee avaruuteen, ollaan siihen yhteydessä tämän aseman kautta.

Satelliitti viedään noin 504 kilometrin korkeudessa olevalla radalle, joka kulkee lähes maapallon napojen päältä. Näin Hello World pystyy tarkkailemaan koko maapallon pintaa ja se tulee radallaan usein myös Suomen päälle.

Hello Worldin kuulumisia voi seurata kätevimmin twitterissä: @RHW_Satellite

Kaksi muuta satelliittia lähtövalmiina Kaliforniassa

Suomi 100 -satelliitin ja Iceye X2:n laukaisu oli tarkoitus tehdä nyt keskiviikkona illalla Suomen aikaa. Falcon 9 -kantorakettiin tehtyjen tarkistusten jälkeen se on nyt kunnossa, mutta pitkän kauniin sääjakson päätteeksi sade, tuuli ja matalalla roikkuvat pilvet tulivat jo tiistaina illalla Kaliforniassa sijaitsevan laukaisupaikan päälle.

Lentoonlähtöä on siksi lykätty nyt ainakin ensi lauantaihin, jolloin sään pitäisi olla jo parempi. Koska kantoraketin valmistelu lentoon vaatii vähän aikaa ja on sinällään jo kallista, ei sitä kannata tehdä "varmuuden vuoksi" siltä varalta, jos sää sattuisikin olemaan sopiva. Vaikka jatkuvat viivytykset tuntuvat ikäviltä, on parempi odottaa hyvää säätä ja olla varmoja siitä, että rakettikin on parhaassa mahdollisessa toimintakunnossa.

Vaikka kyseessä onkin "vain" pieni nanosatelliitti, on kyseessä iso asia monessakin mielessä: koskaan aikaisemmin Euroopan avaruusjärjestö ei ole tilannut suomalaisyritykseltä suorasti tai epäsuorasti kuin alijärjestelmiä avaruusaluksiin, ja ESAlle kyseessä on satelliitin kokoa suurempi asia, koska näin avaruusjärjestö alkaa tilata myös nanosatelliitteja. Reaktor Space Labista tulee näin uranuurtaja eurooppalaisessa avaruustoimessa.

Oikeastaan vielä tärkeämpi asia satelliitissa on sen tehtävä, sillä W-Cube -niminen satelliitti tulee testaamaan uutta 75 GHz:n millimetrin radioaaltoalueen käyttöä tuleville tietoliikennesatelliiteille.

Satelliitin tehtävänä on lähettää ensimmäistä kertaa historiassa näin korkean taajuuden signaalia avaruudesta maan pinnalle. Signaalin kulkeutuminen eri ilmakehän kerroksien läpi on selvitettävä, ennen kuin uutta taajuusaluetta hyödyntävät tietoliikennesatelliitit voidaan suunnitella palvelemaan käyttäjiään halutulla tavalla.

Suomesta mukana ovat paitsi satelliittialustan tekevä Reaktor Space Lab, niin myös varsinaisesti kokeen teknisestä puolesta vastaava VTT.

Reaktor Space Lab käyttää satelliitin tekemiseen "Hello World" -satelliittinsa alustaa ja VTT suunnittelee sekä rakentaa siihen kaksitaajuisen (37,5 GHz ja 75 GHz) majakkalähettimen, jonka lähettämää signaalia tullaan kuuntelemaan hanketta johtavan Joanneum Researchin mittausasemalta Grazista, Itävallasta.

Signaalia ei siis käytetä vielä tiedonsiirtoon, vaan sen avulla testataan sitä, miten 75 GHz:n radiolähetys kulkeutuu ilmakehän läpi.

"VTT on ollut edelläkävijä millimetriaaltoalueen tiedesatelliittien laitekehityksessä ja toisaalta maanpäällisissä 5G-tietoliikenneradioissa. W-Cube-nanosatelliitti on hieno mahdollisuus yhdistää huippuosaaminen ensimmäisten joukossa näistä kahdesta eri sovellusalueesta", kertoo johtaja Tauno Vähä-Heikkilä VTT:ltä.

Itse satelliitti on ns. kolmen yksikön cubesat, eli se on kooltaan kuten avaruudessa oleva Aalto-1. Sen massakin on samaa luokkaa; hieman alle viisi kiloa.

W-Cube on tarkoitus laukaista avaruuteen vuoden 2019 aikana. Sen ohjaaminen tulee tapahtumaan Reaktor Space Labin uudesta komentokeskuksesta aivan Helsingin keskustasta.

Hanke kuuluu ESA:n niin sanottuun ARTES-ohjelmiin, jossa testataan uudenlaisia tekniikoita; tämä hanke koskee satelliittitietoliikennenopeuksien kasvattamiseen liittyviä ratkaisuita. Satelliitti on vain osa hanketta – joskin hyvin tärkeä osa sitä.

"Projektin haku avautui viime kesänä ja VTT pyysi meitä osallistumaan konsortioon", kertoo Reaktor Space Labin toimitusjohtaja Tuomas Tikka.

"Yhteistyömme Hello World satelliitin parissa on sujunut erittäin mukavasti, joten halusimme jatkaa sitä myös tämän projektin parissa.

Tikka kertoo, että ESA ilmoitti ennen vuodenvaihdetta, että konsortio on valittu toteuttamaan hanke, joten Reaktor Space Labissa aloitettiin työt saman tien. Hello World -satelliitin pohjilla satelliitin suunnittelutyö eteni nopeasti ja se läpäisi ensimmäisen, hyvin tärkeän ja vaativan arvioinnin toukokuussa.

"Satelliitin suunnittelu jatkuu vielä kesän mittaan jonka jälkeen aloitamme satelliitin rakentamisen laboratoriossamme Otaniemessä. Tähän mennessä kaikki on sujunut aivan suunnitellusti."

Satelliitti tulee olemaan meidän sekä Suomen ensimmäinen kokonainen ESA:lle tehtävä satelliitti. On hienoa päästä mukaan näinkin historialliseen hankkeeseen, jonka tulokset tulevat palvelemaan uusien tietoliikennesatelliittien kehittämistä kautta maailman.

Kun Tikalta kysyy, mitä kaikkea muuta Reaktor Space Lab on tekemässä, on hän mystinen: "meillä on tekeillä on useita demonstraatiomissioita sekä kaupallisia satelliittihankkeita, joita on tarkoitus lähteä toteuttamaan jo lähitulevaisuudessa. Kerromme näistä pian."

Jos Suomi on tullut mukaan satelliittien tekemiseen paljon muita eurooppalaisia maita myöhemmin, on se astunut avaruusmaiden joukkoon hienosti ja muuttumassa kovaa vauhtia nanosatelliittien suurvallaksi.