Suomi 100 -satelliitti teki sen, mihin aiemmin pystyivät vain paljon suuremmat: kuvasi ja tutki revontulia

Suomen itsenäisyyden juhlavuoden nimikkosatelliitti Suomi 100 on kiertänyt Maata 600 kilometrin korkeudessa reilun kolmen vuoden ajan.

Työ on sujunut mallikkaasti, kertoo hanketta vetävä avaruustieteen- ja tekniikan professori Esa Kallio.

”Olemme ottaneet Suomi 100:n kameralla kuvia revontulista ja tehneet ainutlaatuisia mittauksia revontulialueella. Kyseessä on tiettävästi ensimmäinen kerta, kun CubeSat-satelliitti on pystynyt tähän.”

CubeSat on maailmalla suosittu satelliittistandardi. Satelliitin peruskoko on 10 cm x 10 cm x 10 cm, mikä vastaa tilavuudeltaan litran maitopurkkia, ja paino korkeintaan 1,3 kg. Kuutioita voidaan myös yhdistellä kahden tai kolmen yksikön suuremmiksi satelliiteiksi. Standardi alentaa sekä rakentamisen että laukaisun kustannuksia, sillä kaikkien CubeSat-satelliittien laukaisussa voidaan käyttää samankokoisia sovittimia.

Yhden maitopurkin kokoinen Suomi 100 -avaruustutkimussatelliitti kantaa mukanaan kahta tutkimuslaitetta, laajakulmakameraa ja radiomittalaitetta. Tuoreessa tutkimusraportissa tutkijat analysoivat kameran revontulista ottamaa valokuvaa yhdistämällä sen maassa olevien revontulikameroiden valokuviin ja magneettikenttämittauksiin.

”Tutkimuksen mukaan valokuvassa näkyvät punaiset ja vihreät revontulet sijaitsivat Pohjois-Suomen ja Grönlannin välisellä alueella”, Kallio kertoo ja korostaa, että revontulten kuvaaminen on piensatelliitille haastava tehtävä esimerkiksi satelliitin pyörimisliikkeen takia.

”Toisaalta pilvien yläpuolella voi kuvata sellaisiakin revontulia, jotka maassa jäävät huomaamatta.”

Uutta tietoa revontulia aiheuttavista hiukkasista

Suomi 100:n radiomittalaite havainnoi Maan pinnalta lähetettyjä sekä avaruudessa luontaisesti syntyviä radioaaltoja. Satelliittitiimi osallistui kansainvälisen EISCAT-tutkimusyhteisön kanssa tutkimukseen vastaanottamalla Tromssasta, Norjasta, ionosfäärikuumentimella lähetettyjä radioaaltoja.

Mittaukset tehtiin niin, että kuumennin oli päällä juuri Suomi 100:n ylilentojen aikaan. Kyseessä on tiettävästi ensimmäinen CubeSat-luokan piensatelliitin ja maanpäällisen radiokuumennuslähettimen tekemä revontulialueen yhteismittaus käytetyllä korkealla HF-taajuusalueella. Ryhmän toisessa uudessa tutkimusraportissa esitetyt mittaukset osoittivat, miten revontulialueen hiukkasten lämpötila kasvaa voimakkaiden radioaaltojen vaikutuksesta.

Avaruusfyysikolle revontulet ovat kiehtova aihe, sillä ne kertovat Auringon vaikutuksista Maan yläilmakehään. Aihe on tärkeä myös yhteiskunnan turvallisuuden ja toimivuuden kannalta, sillä avaruussää vaikuttaa esimerkiksi lentoliikenteeseen, satelliitteihin sekä tietoliikenne- ja sähköverkkoihin.

”Olemme pystyneet osoittamaan, että piensatelliitti pystyy tutkimaan paljon sellaista, mikä aiemmin tehtiin sata kertaa suuremmilla satelliiteilla. Tämä avaa tutkimukselle ihan uusia mahdollisuuksia”, Esa Kallio sanoo.

Uudessa suunnitteilla olevassa mittauskampanjassa Suomi 100 tekee aikaisempaa yksityiskohtaisempia mittauksia yhdessä EISCAT-tutkan ja muiden mittalaitteiden kanssa. Suomi 100 -satelliitti jatkaa siis avaruussään tutkimusta tulevinakin vuosina.

Vielä vertaisarvioimattomat tutkimusjulkaisut radiomittalaitteen (https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/2206/2206.01917.pdf ) ja kameran (https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/2206/2206.01915.pdf) mittauksista löytyvät arXiv:sta.

Aalto-yliopiston lisäksi lähetettyihin julkaisuihin osallistui tutkijoita Ilmatieteen laitoksesta, Oulun yliopistosta ja Bergenin yliopistosta Norjasta. Suomi 100 -satelliittiprojekti on Aalto-yliopiston johtama projekti, joka toteutettiin yhdessä Ilmatieteen laitoksen kanssa. Projekti sai taloudellista tukea Suomi 100 -juhlavuosihankkeesta sekä Magnus Ehrnroothin säätiöstä.

EISCAT-projektin kotisivu englanniksi https://eiscat.se/about

Aalto Space Walk https://space.aalto.fi/software

Otsikkokuvassa on yhdistelmä Suomi 100 -satelliitin uusista mittauksista. Valokuva revontulista (vasen yläkulma) ja satelliitin seuraavana vuonna tekemä radioaaltomittaus EISCAT-lähettimen yläpuolelta (oikea yläkulma). Revontulikuvaan on lisätty käsin revontulen takana näkyvä Kotkan tähtikuvio. Yhtenäiset valkoiset viivat näyttävän kameran kuvaussuunnan kuvaushetkellä. Piste katkoviivan päässä näyttää EISCAT-lähettimen sijainnin. Suomi 100 on litran kokoinen kuutiosatelliitti (valokuva oikeassa reunassa keskellä). Kuva: Aalto-yliopisto.