SQUID-tekniikkaan perustuvaa satelliittien elektroniikkaa kehitetään Suomessa

Athenan X-IFU -röntgenkamera tulee tuottamaan tietoa syvän avaruuden röntgenkohteista aina universumin ensimmäisiin galaksinytimiin ja mustiin aukkoihin saakka. Tavoitteena on ymmärtää nuoren maailmankaikkeuden olosuhteita ja kehitystä sen ensimmäisten vuosimiljardien aikana.

Röntgenkameran ytimen muodostavat TES-mikrokalorimetrit (Transition Edge Sensor), joista rakennetulla matriisilla pystytään mittaamaan yksittäisten röntgenfotonien energia ja röntgenlähteen paikka taivaalla hyvin täsmällisesti. Matriisin lukemisessa käytettävä SQUID-pohjainen elektroniikka kehitetään Teknologian tutkimuskeskuksessa VTT:ssä. Suprajohtavat kvantti-interferenssilaitteet eli SQUIDit ovat lähes absoluuttisessa nollalämpötilassa toimivia huippuherkkiä signaalinvahvistimia, jotka mahdollistavat röntgenspektrin mittaamisen heikosta signaalista hyvin tarkasti.

Laitteen suomalaisosuus on suunniteltu toteutettavaksi Helsingin yliopiston ja VTT:n yhteistyönä. Hankkeen koordinaattorina toimii Helsingin yliopisto, ja SQUID-komponentit suunnittelee ja valmistaa VTT.

- Suunnitelluille röntgendetektoreille voi tieteellisen avaruustutkimuksen lisäksi löytyä käyttöä esimerkiksi materiaalitieteissä, sanoo dosentti Juhani Huovelin Helsingin yliopiston fysiikan laitokselta.

Huovelin koordinoi suomalaisen laitetutkimuksen osuutta Athenassa. Hän näkee, että satelliitin suomalaisosuuden sivutuotteena suprajohdevalmistuksen prosessointiin syntyy menetelmiä, joita voidaan käyttää myös muiden suprajohdesovellusten tukena.

- Epäsuoria kaupallisia ja teollisia sovelluksia syntyy pitkällä tähtäimellä luonnonvarojen kartoittamiseen, malminetsintään, ja lääketieteellisten instrumenttien valmistamiseen, esimerkiksi aivojen kuvantamista varten, hän sanoo.

Erikoistutkija Mikko Kiviranta VTT:stä on innostunut:

- Viime vuosikymmeninä fysiikan maailmankuvaa muokkaavat suuret löydöt ovat usein tulleet tähtitaivaalta – pimeä energia, neutriino-oskillaatiot – tai sitten kvanttimekaanisen mikromaailman outouksista. Tässä hankkeessa sivutaan molempia. VTT:ssä on yksi maailman harvoista suprajohtavien mikropiirien valmistuslinjoista, hieman vaatimattomampi mutta periaatteessa vastaavanlainen kuin mitä kvanttitietokoneet suureen mediajulkisuuteen nostanut yhtiö D-Wave käyttää.

Ensimmäinen Athenaan liittyvä tieteellinen kokous päättyi juuri Madridissa: “Exploring the Hot and Energetic Universe: The first scientific conference dedicated to the Athena X-ray observatory”, http://the-athena-x-ray-observatory.eu/.

Kuvateksti: ESA:n kuvahahmotelma Athenasta vuodelta 2012.

Kuva: ESA

Lisätietoja antavat:

Dosentti Juhani Huovelin, Helsingin yliopiston fysiikan laitos, 050 584 1449, juhani.huovelin@helsinki.fi

Erikoistutkija Mikko Kiviranta, Teknologian tutkimuskeskus VTT Oy, 040 756 0968, mikko.kiviranta@vtt.fi

******************

http://the-athena-x-ray-observatory.eu/

http://www.cosmos.esa.int/web/athena

Tiedemissio Athena on Euroopan avaruusjärjestön, ESA:n, toinen niin sanottu lippulaivahanke, johon myös NASA (USA) ja JAXA (Japani) osallistuvat. Athena-satelliittiin rakennetaan usean maan yhteistyönä erittäin herkkä ja korkearesoluutioinen röntgenalueen spektrikamera (X-IFU, X-Ray Integral Field Unit). Ensimmäinen ESA:n lippulaivahankkeista, Juice, etsii nestemäistä vettä ja edellytyksiä maan ulkopuoliselle elämälle Jupiterin kuista, kolmannen hankkeen teemana on etsiä painovoima-aaltoja muodostelmassa lentävän satelliittiryhmän avulla.

X-IFU -instrumentissa ovat mukana Ranska, Yhdysvallat, Alankomaat, Suomi, Japani, Italia, Espanja, Belgia, Sveitsi, Iso-Britannia, Tanska ja Puola. Suomalaisosuus on tarkoitus tehdä yhteistyössä instrumentin päähankkijan CNES (Ranska), polttotason ilmaisinjärjestelmästä vastaavan organisaation SRON (Alankomaat) ja detektorikomponenttien toteuttajan NASAn (USA) kanssa.

Lue lisää:

”Athena to study the hot and energetic Universe”, http://article.wn.com/view/2014/06/27/Athena_to_study_the_hot_and_energetic_Universe/

Ystävällisin terveisin
Minna Meriläinen-Tenhu, 050 415 0316, @MinnaMeriTenhu