Avaruustutkimus saa liki 4 miljoonaan euron EU-rahoituksen

Auringonpurkauksissa syntyy korkeaenergiaisia varattuja hiukkasia, joista koostuva ionisoiva säteily on erittäin haitallista Maan lähiavaruudessa kiertäville satelliiteille, avaruudessa (esimerkiksi avaruusasemalla) työskenteleville ihmisille ja jopa lentoliikenteelle napa-alueet ylittävillä reiteillä. Nämä korkeaenergiaisten hiukkasten purkaukset ovat yksi niin sanotun avaruussään pääkomponenteista. Avaruussäällä tarkoitetaan Maan lähiavaruuden olosuhteita, joilla on vaikutusta avaruudessa, ilmakehässä ja maan pinnalla toimiviin teknologisiin järjestelmiin sekä avaruudessa ja ilmakehässä työskentelevien ihmisten terveyteen.

Auringon hiukkaspurkauksia on mitattu maan pinnalla sijaitsevin mittalaittein jo lähes 70 vuoden ajan ja avaruudessakin jo yli 40 vuotta. Tästä huolimatta on edelleen selvittämättä, miten varatut hiukkaset kiihtyvät hiukkaspurkauksissa suuriin energioihin. Vaikeutena mittausdatan tulkinnassa on muun muassa sen hankala saatavuus ja tarvittavien data-analyysimenetelmien puuttuminen.

EU-rahoituksen saaneessa SEPServer-hankkeessa kehitetään Internet-palvelin, josta voi hakea auringonpurkausten hiukkassäteilydataa ja sille kehitettyjä analyysimenetelmiä mahdollisimman helppokäyttöisen käyttöliittymän kautta.

- Data kerätään eurooppalaisilta ja amerikkalaisilta tutkimusryhmiltä, kertoo Rami Vainio. - Sen analysointiin kehitetään inversiomenetelmiä, joilla hiukkassäteilyn kulkeutumisilmiöt voidaan mahdollisimman tehokkaasti eliminoida. Näin päästään tutkimaan hiukkaskiihdytysprosessia Auringossa.

Palvelimelle kerätään myös kattava kokoelma radio-ja röntgenhavaintoja hiukkaspurkausten ajalta, sekä muita aurinkohavaintoja, joiden avulla hiukkasdatan tulkinta helpottuu. Data analysoidaan alustavasti, ja työn tuloksena julkaistaan mahdollisimman täydellinen luettelo hiukkaspurkauksista ja niiden tärkeimmistä ominaisuuksista Auringon yhden aktiivisuusjakson ajalta (vuosilta 1996-2008) myöhempiä analyysejä varten.

Projektin tuloksena hiukkaspurkausten analysointi helpottuu tuntuvasti, ja alan arvioidaan ottavan mittavan askelen kohti tavoitteena olevaa säteilyolosuhteiden ennustamista.

Palvelimelle koottu data ja analyysimenetelmät ovat projektin jälkeen tiedeyhteisön vapaassa käytössä maailmanlaajuisesti.

Erityisherkät signaalinerottelijat mittaavat olosuhteita nuoressa Universumissa

Moderni astrofysiikan tutkimus pyrkii tutkimaan myös maailmankaikkeuden syntyä ja sen jälkeisiä aikoja. Avaruuteen lähetetään eri aallonpituuksia ilmaisevia laitteita, jotka tutkivat kaukaisia ja ihmissilmälle näkymättömiä kohteita. Röntgenilmaisimet rekisteröivät suurten mustien aukkojen hehkua ja alkuräjähdyksen jälkeistä kuumaa kaasua, infrapunailmaisimet ulkoavaruuden viileiden kappaleiden säteilyä. SQUID (Superconducting Quantum Interference Device) on tällainen lähellä absoluuttista nollapistettä toimivan säteilyilmaisimen esivahvistin.

Nyt EU-rahoituksen saanut toinen Helsingin yliopiston astrofyysikoiden hanke, E-SQUID, tulee kehittämään nykyistä suorituskykyisempää SQUID-pohjaista lukuelektroniikkaa, jota käytetään erityisesti avaruustutkimuksen alalla useiden aallonpituuksien ilmaisimissa röntgenalueelta aina lyhyisiin radioaaltoihin. Tässä korkean teknologian hankkeessa yhdistetään alan parhaat eurooppalaiset voimat. Käytännössä tarkoitus on rakentaa hyvin matalassa lämpötilassa toimivien ilmaisinten SQUID-lukuelektroniikan nykyistä herkempi ja suurempikokoisiin ilmaisinmatriiseihin soveltuva prototyyppi. Tavoitteena on eri aallonpituuksilla toimivat skaalautuvat sovellukset, joita voi käyttää tieteellisessä tutkimuksessa avaruudessa ja maan päällä sekä hyödyntää myös kaupallisesti.

Helsingin yliopistossa hanketta hyödynnetään tieteellisten sovellusten ohella myös kehittämällä osaamista kryogeenisten kalorimetri-ja bolometri-ilmaisinten sekä SQUID-elektroniikan testauksessa ja lukuelektroniikassa käytettävien ohjelmoitavien FPGA-digitaalipiirien ohjelmoinnissa.

Tutkimushankkeet ja lisätietojen antajat:

SEPServer

Kolme vuoden Data Services and Analysis Tools for Solar Energetic Particle Events and Related Electromagnetic Emissions (SEPServer)-projektin saama EU-rahoitus on 1,932 miljoonaa euroa. Tutkimuskonsortiossa on 11 partneria kuudesta maasta: Suomi, Belgia, Saksa, Espanja, Ranska ja Kreikka. Suomesta mukana ovat hanketta koordinoivan Helsingin yliopiston lisäksi Turun yliopisto ja Oulun yliopisto. HY:n saama EU-rahoitusosuus on noin 353 000 euroa.

Lisätiedot: SEPServer-hankkeen koordinaattori, yliopistonlehtori Rami Vainio, Helsingin yliopiston fysiikan laitos, puhelin (09) 191 50676, rami.vainio@helsinki.fi.

E-SQUID

E-SQUID-hanke on saanut 1,999 miljoonan euron EU-rahoituksen 38 kuukaudeksi. Helsingin yliopiston EU-rahoitusosuus on noin 527 000 euroa. HY:n koordinoimassa hankkeessa ovat mukana VTT ja Aivon Oy Suomesta, Leicesterin yliopisto Isosta-Britanniasta, SRON Alankomaista sekä Max Planck-instituutti, IPHT ja Supracon AG Saksasta.

Lisätiedot: E-SQUID-hankeen koordinaattori, dosentti Juhani Huovelin, Helsingin yliopiston fysiikan laitos, puhelin (09) 191 22948, juhani.huovelin@helsinki.fi.

Ystävällisin terveisin

Minna Meriläinen, tiedottaja, puhelin (09) 191 51042