Kuunnellaan revontulia – pian myös kolmessa ulottuvuudessa

Suomi 100 -satelliitti on helmikuusta alkaen keskittynyt viimeinkin päätehtäväänsä, havaitsemaan radioaaltoja, joita avaruussääilmiöt saavat aikaan ja joihin ne vaikuttavat. Satelliitissa on mukana erikoinen radiotutkimuslaite, joka on periaatteessa kuin herkkä, monipuolinen ja useilla taajuuksilla toimiva radiovastaanotin.

Samalla projektiryhmä katsoo jo tulevaisuuteen. Tämän viikon alussa pidettiin Oulussa tulevan huiman revontulihavaintolaite EISCAT 3D:n ensimmäinen käyttäjäkokous, ja mukana oli myös Suomi 100 -satelliittihanketta johtava professori Esa Kallio kertomassa satelliitin viimeisistä kuulumisista.

EISCAT 3D on nykyisin käytössä olevan revontulitutkimustutkasysteemi EISCAT:in uusi versio, joka koostuu Norjan Skibotniin, Ruotsin Bergforsiin ja Suomen Karesuvantoon rakennettavista tutka-antenneista. Nyt EISCAT-järjestelmän tutkat ovat Suomessa Sodankylässä, Ruotsissa Kiirunassa ja Norjassa Tromssan luona sekä Huippuvuorilla.

Siinä missä nykyinen laitteisto käyttää "perinteisiä" paraabeliantenneja, tehdään uusi systeemi nykyaikaisista vaihteistetuista antenniverkoista. Ne näyttävät laajoilta, noin 70 metriä halkaisijaltaan olevilta ympyröiltä, jotka koostuvat kuusikulmioista, pieniä antenneja päällään kantavilta levyiltä, joiden pinta-ala on noin hehtaarin luokkaa. Esimerkiksi Karesuvantoon tulevassa laitteistossa on yhteensä noin 10 000 antennia.

Tromssassa on antenniyksiköstä jo mallikappale, jonka avulla sen toimintaa on testattu.

Työt maastossa Ruotsissa, Norjassa ja Suomessa ovat myös alkaneet; kukin alue on noin 100 x 100 metriä kanttiinsa oleva tasanko, mihin antennirivistöt asetetaan. Lisäksi kussakin paikassa on pieni mökki teknisenä tilana.

Olennaista ovat myös sähkö- ja tietoliikenneyhteydet. Antennit kuluttavat parhaimmillaan noin 1000 watin tehon yhtä antennia kohden, keskimääräinen tehontarve on 250 W. Ensimmäisessä vaiheessa antenneita asennetaan "vain" 5000, jolloin tehontarve mitoitetaan 5 MW:n mukaan. Antenneista tuleva tieto välitetään eteenpäin nopealla internet-yhteydellä.

EISCAT 3D pystyy katsomaan taivaalla samanaikaisesti noin sataan suuntaan ja sillä voidaan skannata sekunnin aikana yli 1000 eri paikkaan taivaalla. Tämä onnistuu siksi, että antennia ei täydy siirtää mekaanisesti, vaan suuntaus tehdään sähköisesti antennien ominaisuuksia muuttamalla.

Toimiessaan EISCAT 3D pystyy muodostamaan tarkan, kolmiulotteisen kuvan yläilmakehän ja lähiavaruuden sähkömagneettisista ilmiöistä, jotka esimeriksi saavat aikaan revontulia.

Hankkeen yhteys Suomi 100 -satelliittiin ja muihin vastaaviin Maata kiertäviin havaintolaitteisiin on selvä: kun tietoa voidaan kerätä samoista ilmiöistä Maan pinnalta ylös ja ylhäältä alas katsoen (ja kuunnellen), saadaan meitä avaruussääilmiöistä paljon parempi kuva.

Kuvat: NIPO (National Institute of Polar Research) ja Jari Mäkinen.