Suomi 100 -satelliitin tieteellinen työ
Suomi 100 -satelliitti on toiminut jo neljän vuoden ajan avaruudessa ja sillä on tehty runsaasti tieteellisiä havaintoja.
"Ensimmäisessä vaiheessa testattiin satelliitin toimintaa", muistelee Suomi 100 -satelliittihanketta vetävä professori Esa Kallio. "Toimiiko radioyhteys, tekeekö satelliitti lähetettyjä komentoja oikein, lähettääkö se tietoa Aalto-yliopisto omalle maa-asemalle Otaniemeen, lataavatko satelliitin aurinkopaneelit akkuja, saadaanko satelliitin pyöriminen hallittavaksi, pysyykö satelliitin lämpötila halutussa lämpötila-alueessa ja niin edelleen."
Testausvaiheen jälkeen päästiin tositoimiin, eli itse havaintojen tekovaiheeseen. Siinä käytettiin kahta satelliitissa olevaa mittalaitetta: kameraa sekä Aalto-yliopistossa suunniteltua ja tehtyä radiomittalaitetta, ns. radiospektometriä.
Aluksi toimeen pääsi kamera. Sillä otettiin ensin päivävalokuvia, sillä niiden ottaminen ja tulkitseminen on helppoa. Toisessa, haastavammassa kameravaiheessa otettiin yö-valokuvia. Sopivien kamera-asetuksien jälkeen kuvauskohteena olivat niin revontulet, Kuu ja tähdet.
"Ensimmäisten kuukausien kameravaiheen jälkeen siirryttiin satelliitin haastavimpaan vaiheeseen, radiospektrometrillä tehtyihin mittauksiin. Sillä pystytään havaitsemaan radioaaltoja, jotka voivat syntyä luonnollisella tavalla avaruudessa tai olla ihmisen lähettämiä radioaaltoja. Satelliitti hyödyntää näitä molempia radiolähdetyyppejä avaruussäätutkimuksessa ja erityisesti Maan lähiavaruuden ns. geoavaruuden, ionosfäärin ja revontulien tutkimuksessa."
Kallio toteaakin hieman leikitellen, että radiomittalaite kuuntelee 'avaruusääniä', jotka kertovat Auringon vaikutuksesta Maahan ja sen lähiavaruuteen.
Radiomittalaiteella on myös tehty aktiivisia mittauksia. Heinäkuussa radiomittalaite kuunteli EISCAT-revontulitutkasysteemin lähetinaseman Tromssasta ylös sinkoamaa radiosignaalia.
"Näillä aktiivisilla mittauksilla pyritään ymmärtämään paremmin revontulia ja niiden käyttäytymistä. Radiomittauksilla on myös tehty ns. 'radiokarttoja' tekemällä radiomittauksia satelliitin koko yhden kierroksen, vajaan 100 minuuttia kestävän matkan Maan ympäri kestävän ajan. Radiomittaukset ovat antaneet tietoa radioaaltojen ajallisista ja paikallisista muutoksista. Radiomittausten tulkinta helpottuu sitä mukaan, kun mittausaineiston määrä kasvaa. Radiomittaukset tulevatkin olemaan satelliitin toisen vuoden päätehtävä."
Kallion mukaan Suomi 100 -satelliittiryhmä on jo tässä vaiheessa erittäin tyytyväinen reilun kilon massaisen piensatelliitin toimintaa ja tuloksiin. Satelliitin rata mahdollistaa mittausten teon vielä yli kymmenen vuoden ajan.
Samanaikaisia mittauksia EISCAT-revontulitutkajärjestelmän kanssa
Suomi 100 -satelliitilla ja EISCAT-revontulitutkaverkoston Tromssassa sijaitsevalla ionosfäärikuumentimella tehtiin samanaikaisia mittauksia kesällä 2019. Mittauksia on tehty sen jälkeenkin ja seuraava kampanja on suunnitteilla vuodeksi 2023.
EISCAT on Suomen, Ruotsin, Norjan, Saksan, Kiinan Japanin ja Iso-Britannian yhteinen tutkimuslaitos, joka operoi tutka-antenniverkkoa Lapissa sekä Huippuvuorilla. Tutkilla tehdään havaintoja muun muassa revontulista. Tromssassa olevalla ionosfäärikuumentimella voidaan myös ikään kuin synnyttää heikkoja revontulia, eli synnyttää samankaltaisia, tarkasti hallittuja ilmiöitä, joita havaitaan normaalisti maanpäällisin tutkin.
"Kuumennustestit tehdään niin, että EISCAT-kuumennin Tromssassa on päällä, kun olemme lähettimen horisontin yläpuolella ja meillä on hyvä ylilento lähettimen yläpuolella", kertoo Kallio.
"Olemme sopivasti Tromssan yläpuolella noin kaksi kertaa vuorokaudessa, ja kuuntelemme silloin EISCAT:in lähettämää taajuutta."
Havintojen päätarkoitus on tehdä "käänteistä riometriaa", eli saada havaintotietoja siitä, kuinka paljon ionosfääri heikentää radiosäteilyn kulkua.
Avaruuskokemusta opiskelijoille
Koska satelliitti on paitsi tutkimuslaite, niin sitä käytetään myös koulutukseen. Hanke on tuottanut jo useita diplomitöitä.
Esimerkiksi Joonas Niittymäki suunnitteli työssään toisen sukupolven radiospektrometrin, joka voisi jatkaa Suomi 100 -satelliitissa olevan radiospektrometrin mittauksia jossain tulevassa satelliitissa.
Uusi laite olisi luonnollisesti parempi ja tarkempi, mutta ennen kaikkea se laajentaisi havaintoja laajemmalle taajuusalueelle.
Jauaries Loyalan diplomityössä on tehty simulaatio-ohjelmistoja S100:n radiospektrometrin mittausten tulkintaan.
Näiden ohjelmistojen avulla päästään pian myös käsittelemään mittauksia nykyistä paremmin ja tuloksena on varmasti piankin uusia tutkimusjulkaisuita.
Jauaries Loyala, Esa Kallio ja Olli Knuuttila videokonfrenssista otetussa kuvakaappauksessa.
Suomi 100 -satelliittihanketta vetävän professori Esa Kallion ryhmä on tutkinut avaruuden plasmaa jo pitkään.
Osana Suomi 100 -satelliittihanketta kehitettiin Aalto Virtual Planetarium -visualisointiohjelmisto, jonka avulla pystytään hahmottamaan paitsi Suomi 100 -satelliitin havaintoja, niin myös muita plasmaympäristöjä aurinkokunnassa. Ohjelmistoa on kehitetty myös yleistajuisempaan suuntaan, eli sen avulla käyttäjät voivat tehdä virtuaalimatkoja avaruuteen, mutta myös nähdä plasmakenttiä sekä oppia niistä lisää.
Sen voi ladata itselleen osoitteesta https://space.aalto.fi/software.
Ohjelmiston on kehittänyt Markku Alho yhdessä avaruusplasmatutkimusryhmän kanssa. Sen uusimmat, normaalissa Windows-tietokoneessa myös ilman virtuaalilaseja toimivan version on tehnyt Henry Helander (Kuvassa Esa Kallion kanssa).
