Foresail-1-satelliitti avaruuteen keväällä 2022

Aalto-yliopiston, Helsingin yliopiston, Turun yliopiston ja Ilmatieteen laitoksen yhdessä kehittämä maitopurkin kokoinen Foresail-1-satelliitti aiotaan laukaista avaruuteen loppukeväästä 2022.

Satelliitin laukaisemista on tehty sopimus saksalaisen EXOLaunch-yrityksen kanssa, joka välittää yhdysvaltalaisen SpaceX-yhtiön laukaisupaikkoja.

SpaceX-yhtiön Falcon 9 -raketissa on mukana Foresail-1:n lisäksi useita muita pieniä nanosatelliitteja. Raketti ammutaan noin 550 kilometrin korkeudella olevalle kiertoradalle.

Aalto-yliopisto tiedotti hankkeesta 18.11.

”Tällä hetkellä ammattilaisista ja opiskelijoista koostuva Foresail-1-tiimi keskittyy instrumenttien integrointeihin satelliittiin sekä tammikuussa tapahtuviin viimeisiin testeihin”, sanoo tiedotteessa apulaisprofessori Jaan Praks Aalto-yliopistosta.

Suomen Akatemia rahoittaa

Foresail-satelliitti on rakennettu osana Suomen Akatemian rahoittamaa Kestävän avaruustieteen ja -tekniikan huippuyksikköä, jossa ovat mukana yliopistot ja Ilmatieteen laitos. Foresail on yksikön ensimmäinen satelliitti.

Huippuyksikkö tutkii avaruuden olosuhteita ja kehittää tutkimuksen pohjalta entistä kestävämpiä satelliitteja, jotka eivät muutu avaruusromuksi maan kiertoradoille.

Foresail-1 kantaa kahta huippuyksikön kehittämää tieteellistä instrumenttia – lähiavaruuden säteily-ympäristöä tutkivaa PATE-hiukkasteleskooppia sekä kokeilee uutta radaltapoistotekniikkaa plasmajarrua.

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

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 sanoo.

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

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

Plasmajarru tuhoaa satelliitin ilmakehässä

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 vuonna 2017 laukaistussa Aalto-1-opiskelijasatelliitissa.

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

"Plasmajarrun pitkän liekakelan avaamisen jälkeen, liekaan kytketään jännite ja mitataan syntyvä jarrutusvoima. Tuloksen avulla voimme laskea, kuinka pitkä plasmajarrulieka tarvitaan, jos satelliitti halutaan tuoda alas tietyssä ajassa ja sen massa sekä ratakorkeus tunnetaan", Janhunen sanoo.

Plasmajarrutekniikalla voidaan myös madaltaa satelliitin rataa.

"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 sanoo.