Satelliitti ja sen tärkeät instrumentit, lähiavaruuden säteily-ympäristöä tutkiva PATE-hiukkasteleskooppi ja satelliitin radalta poistava plasmajarru, pääsevät avaruuteen kesällä 2022.
Kestävän avaruustieteen ja -tekniikan huippuyksikön ensimmäinen satelliitti, Foresail-1, on valmis avaruuteen. Suomen avaruustieteen ja -teknologian kärkiosaajista koostuva huippuyksikkö tutkii avaruuden olosuhteita ja kehittää tutkimuksen pohjalta satelliitteja, jotka kestävät entistä kauemmin avaruuden vaikeissa olosuhteissa. Huippuyksikköä vetää Helsingin yliopisto ja siinä ovat mukana Aalto-yliopisto, Turun yliopisto ja Ilmatieteen laitos.
– Olemme luoneet Suomen Akatemian pitkäjänteisen rahoituksen avulla Suomeen ensimmäisen tieteellisen avaruusohjelman, jonka tavoitteena on kehittää kestävämpää avaruustutkimusta, huippuyksikön johtaja, professori Minna Palmroth Helsingin yliopistosta sanoo.
Satelliitin matka Espoon Otaniemestä alkaa muutaman päivän kuluessa. Ensimmäinen pysähdyspaikka on Berliinissä Saksassa, jossa satelliitti integroidaan laukaisualustaan. Foresail-1:n toimittaa perille rakettiin saksalainen laukaisuvälittäjä EXOLaunch. Satelliitti laukaistaan kesällä SpaceX-yhtiön Falcon 9-raketilla Cape Canaveralin avaruuskeskuksesta Floridasta Yhdysvalloista.
Kaikki Foresail-1-satelliitin järjestelmät ja tieteelliset instrumentit on kehitetty ja rakennettu Suomessa. Ilmatieteen laitoksen ja Turun yliopiston tiimit vastaavat tieteellisistä instrumenteista ja niiden mittauksista.
Satelliitin mission suunnittelusta ja satelliitin rakentamisesta on vastannut Aalto-yliopiston tiimi. Tiimi on kehittänyt satelliittilaboratoriossaan muun muassa täysin uuden, avoimen satelliittialustan. Satelliittialustaa eli kaikkia toimintoja kuten asentojärjestelmää, radiota, keskustietokonetta, runkoa, antenneja, asentosensoreita, akkuja ja aurinkopaneeleja voidaan käyttää myöhemmin monipuolisesti myös muissa Suomen satelliittimissioissa. Satelliitin suunnitelmat avataan avoimen lähdekoodin projektiksi.
Aalto-yliopiston apulaisprofessori Jaan Praks kertoo, että satelliitin suunnittelussa kiinnitettiin erityistä huomiota satelliitin luotettavuuteen ja pitkäikäisyyteen suojaamalla satelliitin elektroniikka avaruussäteilyltä paremmin kuin aikaisemmissa piensatelliiteissa.
– Satelliitista on rakennettu projektin aikana useita kehitysversioita ja järjestelmien toimivuus on varmistettu kymmenissä testeissä, esimerkiksi korkeassa tärinässä, tyhjiössä sekä matalissa lämpötiloissa. Satelliitin lopullinen lentomalli integroidaan pian laukaisualustan lähtölaatikkoon, joka kiinnitetään lopuksi laukaisupaikalla Cape Canaveralissa Falcon 9-rakettiin, Praks sanoo.
Satelliitin ohjaamisesta ja operoinnista vastaa Otaniemen maa-asema, joka seuraa tällä hetkellä Aalto-1- sekä Suomi100-satelliittien matkaa avaruudessa. Maa-aseman toiminta perustuu Aalto-yliopistossa kehitettyihin ratkaisuihin ja ohjelmistoihin.
Suomalaista huippuosaamista tiiviissä paketissa
Maitopurkin kokoinen satelliitti kantaa mukanaan kahta huippuyksikön kehittämää, ainutlaatuista tieteellistä instrumenttia: lähiavaruuden säteily-ympäristöä tutkivaa PATE-hiukkasteleskooppia sekä satelliitin radalta poistavaa plasmajarrua.
Turun yliopistossa kehitetyn PATE-hiukkasteleskoopin tavoitteena on auttaa tutkijoita ymmärtämään entistä paremmin avaruuden säteily-ympäristöä ja sitä kautta pidentää satelliittien käyttöikää avaruudessa.
– PATE-instrumentin tarkempien mittausten avulla tiedämme, miten elektronit poistuvat säteilyvyöhykkeistä ilmakehään. Tiedon avulla voimme kehittää satelliitteja, jotka kestävät avaruuden säteilyä entistä paremmin ja toimivat avaruudessa pidempään, professori Rami Vainio Turun yliopistosta kertoo.
Plasmajarrua on testattu jo vuonna 2017 laukaistussa Aalto-1-opiskelijasatelliitissa, ja nyt sen toimintaa on kehitetty entistä varmemmaksi. Plasmajarrun tavoitteena on vähentää merkittävästi kiertoradoille kertyvää avaruusromua nopeuttamalla käytöstä poistetun satelliitin ohjaamista ilmakehään, jossa se palaa poroksi. Normaalisti satelliiteilta kuluu vuosia painua ilmakehään, mutta plasmajarrun ansiosta matka voi nopeutua jopa kahteen kuukauteen.
– Plasmajarru toimii teoriassa ja testeissämme, mutta emme ole vielä täysin päässeet mittaamaan plasmajarruvoimaa avaruudessa, tutkimuspäällikkö Pekka Janhunen Ilmatieteen laitokselta kertoo.
Kestävän avaruustieteen ja -tekniikan huippuyksikkö kokoaa yhteen Suomen avaruustieteen ja –teknologian ykkösosaajat ja aikoo mullistaa kokeellisen avaruusfysiikan nanosatelliittien avulla. Samalla se haluaa suojata kiertoradat niitä uhkaavalta avaruusromulta. Huippuyksikköä johtaa professori Minna Palmroth Helsingin yliopistosta ja se muodostuu Helsingin yliopiston, Aalto-yliopiston, Turun yliopiston ja Ilmatieteen laitoksen tutkimusryhmistä.
