Aalto-yliopisto

Kohti kestävämpää avaruustutkimusta – Foresail-1-satelliitti laukaistaan keväällä 2022

Jaa

Foresail-1 on Kestävän avaruustieteen ja -tekniikan huippuyksikön ensimmäinen satelliitti. Huippuyksikkö tutkii avaruuden olosuhteita tavoitteenaan kehittää entistä kestävämpiä piensatelliitteja, jotka eivät muutu avaruusromuksi.

Havainnekuva maitopurkin kokoisesta Foresail-1-satelliitista avaruudessa.
Havainnekuva maitopurkin kokoisesta Foresail-1-satelliitista avaruudessa.

Aalto-yliopistossa on allekirjoitettu sopimus Foresail-1-satelliitin laukaisusta.

Satelliitti on rakennettu osana Suomen Akatemian rahoittamaa Kestävän avaruustieteen ja -tekniikan huippuyksikköä. Yksikköä johtaa Helsingin yliopisto ja mukana ovat myös Aalto-yliopisto, Turun yliopisto ja Ilmatieteen laitos. Huippuyksikkö tutkii avaruuden olosuhteita ja kehittää tutkimuksen pohjalta entistä kestävämpiä satelliitteja, jotka eivät muutu avaruusromuksi Maan kiertoradoille.

Foresail-1-satelliitti kantaa mukanaan kahta huippuyksikön kehittämää tieteellistä instrumenttia: lähiavaruuden säteily-ympäristöä tutkivaa PATE-hiukkasteleskooppia sekä uuden radaltapoistotekniikan mahdollistavaa plasmajarrua.

”Huippuyksikkö kokoaa yhteen Suomen avaruustieteen ja -teknologian kärkiosaajat. Suomen Akatemian pitkäjänteisen rahoituksen avulla olemme luoneet Suomeen ensimmäisen tieteellisen avaruusohjelman. Tulevaisuuden tavoitteena on turvata kiertoradat huippuluokan tutkimuksen turvin sekä mullistaa kokeellinen avaruusfysiikka nanosatelliittien avulla”, huippuyksikön johtaja, professori Minna Palmroth Helsingin yliopistosta sanoo.

Satelliitin laukaisusopimus allekirjoitettiin saksalaisen EXOLaunch-yrityksen kanssa, joka välittää yhdysvaltalaisen SpaceX-yhtiön laukaisupaikkoja.

”Falcon 9 -raketissa on mukana Foresail-1:n lisäksi useita muita pieniä nanosatelliitteja. Raketti laukaistaan noin 550 kilometrin korkeudella olevalle kiertoradalle loppukeväästä 2022. Tarkemmat tiedot laukaisun ajankohdasta selviävät kevään kuluessa. Tällä hetkellä ammattilaisista ja opiskelijoista koostuva Foresail-1-tiimi keskittyy instrumenttien integrointeihin satelliittiin sekä tammikuussa tapahtuviin viimeisiin testeihin, apulaisprofessori Jaan Praks Aalto-yliopistosta kertoo.

PATE selvittää avaruuden säteilyä

Foresail-1-satelliitin tavoitteena on nostaa avaruuden säteily-ympäristön ymmärrys uudelle tasolle. Tieto auttaa kehittämään nanosatelliitteja, jotka kestävät avaruuden säteilyä entistä paremmin ja toimivat avaruudessa pidempään.

”Säteilyvyöhykkeiden relativistiset elektronit ovat erityisen vaarallisia satelliiteille, koska niiden intensiteetit vaihtelevat ajassa valtavasti erilaisten hiukkaskiihdytys- ja -häviömekanismien seurauksena”, professori Rami Vainio Turun yliopistosta kertoo.

Maata ympäröi kaksi erillistä korkean säteilyintensiteetin vyöhykettä, joista sisemmässä on protoneja ja ulommassa elektroneja. Protonivyöhyke on suhteellisen vakaa, mutta elektronivyöhyke on jatkuvassa myllerryksessä. Tämä johtuu siitä, että hiukkasia loukussa pitävä Maan magneettikenttä sijaitsee kauempana planeetasta ja on siksi huomattavasti alttiimpi aurinkotuulen häiriöille.

”PATE-instrumentin tavoitteena on selvittää aiempaa tarkemmin mittauksin se, miten elektronit poistuvat säteilyvyöhykkeistä ilmakehään”, Vainio selittää.

Plasmajarru tuhoaa satelliitin ilmakehässä

Kestävinkään nanosatelliitti ei toimi ikuisesti. Toimintansa lopettaneelta nanosatelliitilta voi kulua vuosia painua ilmakehään, jossa se palaa poroksi. Ilmatieteen laitos on kehittänyt plasmajarrun, jonka avulla satelliitti voitaisiin ohjata ilmakehään jopa kahdessa kuukaudessa. Plasmajarrua on testattu jo vuonna 2017 laukaistussa Aalto-1-opiskelijasatelliitissa, ja nyt sen toimintaa on kehitetty entistä varmemmaksi.

"Plasmajarru toimii teoriassa, mutta plasmajarruvoimaa ei ole vielä mitattu avaruudessa", tutkimuspäällikkö Pekka Janhunen Ilmatieteen laitokselta kertoo.

"Plasmajarrun pitkän liekakelan avaamisen jälkeen liekaan kytketään jännite ja mitataan syntyvä jarrutusvoima. Mittaustuloksen avulla voimme jatkossa laskea, kuinka pitkä plasmajarrulieka tarvitaan, jos satelliitti halutaan tuoda alas tietyssä ajassa. Lisäksi tarvitaan tieto satelliitin massasta ja sen ratakorkeudesta."

Plasmajarrutekniikalla voidaan myös madaltaa satelliitin rataa haluttu määrä.

"Erityisesti tutkimus- ja sääsatelliittien kiertorata on normaalisti aurinkosynkroninen eli noin 600–800 kilometrin korkeudella. Aurinkoon nähden ratatason kiertymä pysyy paikoillaan ja näin ollen satelliitti kiertää maata päivittäin samoissa valo-olosuhteissa. Satelliitin ratakorkeuden alentamisen jälkeen satelliitti voi tehdä ylilentoja eri vuorokauden aikoina", Janhunen 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.

Katsoaksesi videon lähteestä www.youtube.com, anna hyväksyntä sivun yläosasta.Foresail-1-satelliitti kantaa mukanaan kahta huippuyksikön kehittämää tieteellistä instrumenttia: lähiavaruuden säteily-ympäristöä tutkivaa PATE-hiukkasteleskooppia sekä uuden radaltapoistotekniikan mahdollistavaa plasmajarrua. Video: Turun yliopisto ja Ilmatieteen laitos

Avainsanat

Yhteyshenkilöt

Minna Palmroth
professori ja huippuyksikön johtaja, Helsingin yliopisto
puh 040 5311 745
minna.palmroth@helsinki.fi

Jaan Praks (lisätiedot liittyen Foresail-1 satelliitin toimintaan ja laukaisuun)
apulaisprofessori, Aalto-yliopisto
puh 050 420 5827
jaan.praks@aalto.fi

Rami Vainio (lisätiedot liittyen partikkeliteleskooppi Pateen)
professori, Turun yliopisto
puh 040 7397 347
rami.vainio@utu.fi

Pekka Janhunen (lisätiedot plasmajarrusta)
tutkimuspäällikkö, Ilmatieteen laitos
029 539 4635
pekka.janhunen@fmi.fi

Emilia Kilpua
apulaisprofessori, Helsingin yliopisto
029 415 0615
emilia.kilpua@helsinki.fi

Kuvat

Havainnekuva maitopurkin kokoisesta Foresail-1-satelliitista avaruudessa.
Havainnekuva maitopurkin kokoisesta Foresail-1-satelliitista avaruudessa.
Lataa
Ilmatieteen laitoksella kehitettyyn plasmajarruun kuuluu hiuksenhienosta alumiinilangasta tehty lieka, joka matkustaa avaruuteen kuvassa näkyvässä laatikossa. Plasmajarrun avulla käyttöikänsä ylittäneet satelliitit saadaan putoamaan kiertoradalta alas ilmakehään, jossa ne tuhoutuvat. Tekniikka voisi vähentää avaruusromuongelmaa, jonka suosituimmille kiertoradoille kertyvät hylätyt satelliitit muodostavat. Kuva: Ilmatieteen laitos / Petri Toivanen
Ilmatieteen laitoksella kehitettyyn plasmajarruun kuuluu hiuksenhienosta alumiinilangasta tehty lieka, joka matkustaa avaruuteen kuvassa näkyvässä laatikossa. Plasmajarrun avulla käyttöikänsä ylittäneet satelliitit saadaan putoamaan kiertoradalta alas ilmakehään, jossa ne tuhoutuvat. Tekniikka voisi vähentää avaruusromuongelmaa, jonka suosituimmille kiertoradoille kertyvät hylätyt satelliitit muodostavat. Kuva: Ilmatieteen laitos / Petri Toivanen
Lataa
Turun yliopistossa kehitetty PATE-hiukkasteleskooppi on Foresail-1-satelliitin päähyötykuorma. Instrumentin kaksi hiukkasteleskooppia mittaavat avaruuden säteilystä korkeaenergiaisten hiukkasten (elektronit ja neutraalit vetyatomit) energiaa ja määrää. Korkeaenergiainen hiukkassäteily aiheuttaa avaruudessa toimiviin laitteisiin säteilyvaurioita ja lyhentää laitteiden käyttöikää. Kuva: Turun yliopisto / Arttu Punkkinen
Turun yliopistossa kehitetty PATE-hiukkasteleskooppi on Foresail-1-satelliitin päähyötykuorma. Instrumentin kaksi hiukkasteleskooppia mittaavat avaruuden säteilystä korkeaenergiaisten hiukkasten (elektronit ja neutraalit vetyatomit) energiaa ja määrää. Korkeaenergiainen hiukkassäteily aiheuttaa avaruudessa toimiviin laitteisiin säteilyvaurioita ja lyhentää laitteiden käyttöikää. Kuva: Turun yliopisto / Arttu Punkkinen
Lataa

Linkit

Tietoja julkaisijasta

Aalto-yliopisto
Aalto-yliopisto
PL 18000
00076 AALTO

09 47001, viestinta@aalto.fihttp://aalto.fi

Aalto-yliopistossa tiede ja taide kohtaavat tekniikan ja talouden. Rakennamme kestävää tulevaisuutta saavuttamalla läpimurtoja avainalueillamme ja niiden yhtymäkohdissa. Samalla innostamme tulevaisuuden muutoksentekijöitä ja luomme ratkaisuja maailman suuriin haasteisiin. Yliopistoyhteisöömme kuuluu 12 000 opiskelijaa ja yli 4000 työntekijää, joista 400 on professoreita. Kampuksemme sijaitsee Espoon Otaniemessä.  

Tilaa tiedotteet sähköpostiisi

Haluatko tietää asioista ensimmäisten joukossa? Kun tilaat mediatiedotteemme, saat ne sähköpostiisi välittömästi julkaisuhetkellä. Tilauksen voit halutessasi perua milloin tahansa.

Lue lisää julkaisijalta Aalto-yliopisto

Uutishuoneessa voit lukea tiedotteitamme ja muuta julkaisemaamme materiaalia. Löydät sieltä niin yhteyshenkilöidemme tiedot kuin vapaasti julkaistavissa olevia kuvia ja videoita. Uutishuoneessa voit nähdä myös sosiaalisen median sisältöjä. Kaikki tiedotepalvelussa julkaistu materiaali on vapaasti median käytettävissä.

Tutustu uutishuoneeseemme