Aalto-1 on ensimmäinen suomalainen satelliitti - tiiviisti pakattua huipputekniikkaa (video)

aalto1_satelliitti_3Ensimmäinen suomalainen satelliiitti julkistettiin keskiviikkona 2. maaliskuuta Aalto-yliopistossa Otaniemessa. Kutsuvieraat ja media saivat nähtäväkseen varsinaisen lennolle lähtevän satelliitin, joka oli suljettu siirrettävään puhdastilaan. Kiertoradalle Aalto-1 nousee touko-kesäkuussa.

Suomen historian ensimmäinen sopimus satelliitin laukaisemisesta avaruuteen allekirjoitettiin Aalto-yliopiston sähkötekniikan korkeakoulussa maaliskuussa 2015. Hanke käynnistyi vuonna 2010 Radiotieteen ja -tekniikan laitoksella. Luvassa on jatkoa, sillä Aalto-2 -satelliitin suunnittelu aloitettiin vuonna 2012 ja sekin lähtenee avaruuteen mahdollisesti jo kuluvana vuotena.

Aalto-1-satelliitti on nyt valmis aloittamaan matkansa kohti Space X -yhtiön Falcon 9 -kantoraketin laukaisupaikkaa Kaliforniaa. Laukaisuikkuna aukeaa toukokuun alussa ja satelliitin uskotaan pääsevän matkaan ennen juhannusta.

Aalto1_1Aalto-1:n toimittaa rakettiin hollantilainen laukaisuvälittäjä Innovative Solutions in Space. Satelliitin matka käynnistyy seuraavan kuukauden kuluessa. Ensimmäinen pysähdyspaikka on Hollannissa, jossa satelliitti integroidaan laukaisualustaan.

Satelliitin koko on 34 x 10 x 10 senttiä. Kompaktiin pakettiin on onnistuttu miniatyrisoimaan kolme suomalaisvalmisteista instrumenttia. Pieni koko ja keveys ovat tärkeitä, sillä kilon kuorman nostaminen kiertoradalle maksaa noin 50 000 euroa.

Neljäkiloisen Aalto-1 -satelliitin pelkkä laukaisu maksaa siten noin 200 000 euroa. Koko hankkeen tarkkaa kustannusta ei kerrottu, mutta se on "alle miljoona euroa".

Aalto-1:n piti päästä avaruuteen jo viime kesänä, mutta Falcon 9 -raketille aiemmalla CRS-7 -lennolla sattunut onnettomuus siirsi laukaisua. Kyseessä oli kansainvälisen ISS-avaruusaseman huoltolento, jolla raketti tuhoutui 139 sekuntia laukaisun jälkeen.

Falcon 9 -kantoraketin ensimmäinen vaihe on tehnyt kokeilumielessä neljä pystysuoraa laskeutumista, joista yksi on onnistunut. Tätä yritetään myös Aalto-1:n avaruuteen vievällä lennolla.

Samalla kantoraketilla nousee avaruuteen lähes 80 muutakin CubeSat-satelliittia. Laukaisussa ongelmana eivät ole kiihtyvyysvoimat nopeutta kasvatettaessa vaan värinä. Aalto-1 onkin testattu tärinäpenkissä kestävyyden varmistamiseksi.

aalto1_satelliitti_2"Satelliitti on monimutkainen ja herkkä laite, joka on koottu puhdastilassa. Ennen Otaniemestä lähtöä Aalto-1 -satelliitista poistetaan kuumentamalla kosteus, ja se pakataan turvallisesti kuljetusta varten", Aalto-yliopiston professori ja projektin vetäjä Jaan Praks kertoo.

Satelliittia on rakennettu ja testattu lähes viiden vuoden ajan Otaniemessä. Testejä on takana kymmeniä ja viimeiset tarkistukset tehdään vielä Hollannissa.

"Satelliitin toimivuus varmistetaan, sähköjärjestelmä asetetaan valmiustilaan ja satelliitti integroidaan laukaisualustan lähtölaatikkoon, joka kiinnitetään laukaisupaikalla rakettiin."

Aalto-1 lentää noin 600 kilometrin korkeudessa polaarikiertoradalla. Tämä mahdollistaa radioyhteyden satelliitin ylittäessä Suomen. Lisäksi sensorit näkevät lähes koko maapallon pinnan. Satelliitin pinnalla on aurinkokennoja, jotka tuottavat ideaaliolosuhteissa 4,5 watin tehon.

Asentosäätö kolmen akselin suhteen tapahtuu reaktiopyörillä, joilla saadaan aikaan yhden asteen tarkkuus. ADCS-asennonsäätöjärjestelmä (Attitude Determination and Control Subsystem) saa referenssinsä tähtikameralta.

Huipputekniikkaa pienessä koossa

Aalto-1 on moderni 3U CubeSat -standardia seuraava nanosatelliitti (luokka 1 - 10 kiloa). Se vie avaruuteen suomalaista huipputekniikkaa.

Satelliittiin mahtuu kolme tutkimuslaitetta. Mukana ovat VTT:n rakentama kaukokartoitukseen tarkoitettu AaSI-spektrikamera (Aalto-1 Spectral Imager) sekä Helsingin ja Turun yliopistojen yhteinen avaruussäteilyä mittaava RadMon-ilmaisin (Radiation monitor).

aalto1_satelliitti_1Ilmatieteen laitos on puolestaan kehittänyt EPB-plasmajarrun (Electrostatic Plasma Brake), joka perustuu sähköisen aurinkopurjeen ideaan ja tähtää avaruusromun vähentämiseen. Satelliitista kelataan ulos 100 metriä pitkä alumiinilieka, joka varataan sähköisesti.

 Vähitellen plasmajarru hidastaa satelliittia niin paljon, että se alkaa vajota kohti ilmakehää. Noin 80 kilometrin korkeudessa satellitti alkaa kuumeta ja tuhoutuu lopulta kokonaan.

"Satelliitteja on rakennettu kaksi kappaletta. Lentomalli matkaa avaruuteen ja insinöörimalli jää Otaniemeen. Näin voimme testata eteen tulevia yllättäviä tilanteita ensin maan päällä insinöörimallilla", kertoo Praks.

Projektissa on ollut mukana yhteensä yli 80 opiskelijaa, ja sen parissa on tehty kymmeniä diplomi- ja kanditöitä, useita konferenssijulkaisuja sekä tiedejulkaisuja.

Opiskelijat ovat itse suunnitelleet koko satelliitin kokonaisuuden ja useita alijärjestelmiä, kuten radiot, rungon, antennit sekä aurinkopaneelit, jotka tuottavat satelliitin tarvitseman sähkön. Satelliitin aivot eli päätietokone välittää kaiken tarvittavan tiedon avaruudesta Otaniemen maa-asemalle.

"Työ ei pääty laukaisuun, sillä satelliittia seurataan Otaniemestä arviolta kahden vuoden ajan", Praks toteaa. Myös radioamatöörit voivat kuunnella satelliitin lähetettä.

Yhteistyöllä avaruuteen

Projektin toteuttamiseen on saatu apua useilta asiantuntijatahoilta, tutkimuskeskuksilta ja yrityksiltä. Aalto-1 -satelliitin tutkimuslaitteiden kehitystyön lisäksi yhteistyötä on tehty muun muassa yritysten, kuten esimerkiksi Space Systems Finlandin kanssa, joka on antanut laboratorioitaan työryhmän käyttöön.

aalto1_satelliitti_4Lisäksi osa projektilaisista on ollut harjoittelussa Berlin Space Technologies -yrityksessä. Yhteistyökumppanit ovat tarjonneet niin opinnäytemahdollisuuksia, suunnitteluapua kuin työpaikkojakin projektista valmistuneille.

Satelliitin valmistuminen on osoitus Aalto-yliopiston huippukoulutuksesta. Uuden sukupolven piensatelliitteihin liittyy teknologiakehitystä, jonka tuloksia voidaan hyödyntää myös muilla aloilla.

"Avaruuslaitteen kehitystyössä syntyvä osaaminen ja asiantuntemus edesauttavat suoraan myös muiden sovellusalueiden kehitystyötä. Laitteiden suunnittelu haastaviin avaruusolosuhteisiin synnyttää innovaatioita sekä opettaa arvostamaan ja rakentamaan laatua", Praks toteaa. T.T.

Satelliitin kantamien tutkimuslaitteiden kehitystyön lisäksi yhteistyössä ovat olleet mukana SpaceSystems Finland, RSI Solutions, IBS Berlin Space Technologies, Itä-Suomen yliopisto, Jyväskylän yliopisto, Aboa Space Research Asro, Tarton observatorio, Clyde Space, Hyperion Technologies ja Turun ammattikorkeakoulu.

Satelliitin laukaisua tukevat SpaceSystems Finland ja Nokia sekä Turun yliopisto ja RUAG.

Jos video ei näy, katso se tästä

Lue aiempia Lentoposti.fi -juttuja aiheesta: