Näytetään tekstit, joissa on tunniste ESTCube. Näytä kaikki tekstit
Näytetään tekstit, joissa on tunniste ESTCube. Näytä kaikki tekstit

keskiviikko 29. marraskuuta 2017

Suomi 100 ja 100 innovaatiota Suomesta

Suomi täyttää kohta 100 vuotta, sen kunniaksi tämä sähköpurjeblogin sadas päivitys myös vahvasti Suomi 100 hengessä! Juhlavuoden kunniaksi sadasta suomalaisesta innovaatiosta kertova Ilkka Taipaleen toimittama kirja päätettiin kääntää viroksi! Käännöksen puuhamiehenä toimi entinen Viron Suomen suurlähettiläs Mart Tarmak, joka halusi mukaan ehdottomasti myös sähköpurjeen, onhan sillä vahvoja yhteyksiä Eestiin ESTCube satelliittien hyötykuormien kehittelytyön ja myöhemmin tutkijavierailuiden kautta. Kirja "100 Soome Innovatsiooni" julkaistiin 29.11. Sen sivuilta löytyvät niin Joulupukki, sauna, jokamiehen oikeudet, kuin Linuxkin - tälle siis lukusuositus, mikäli vain kieli taipuu viroonkin!

Tai Suomen Tallinnan suurlähetystön sanoin:
"Mis on ühist nõudekuivatuskapil ja sünnitoetuspakil? Need on Soome innovatsioonid. Soome sajandaks sünnipäevaks on tehtud eestikeelne väljaanne Ilkka Taipaleni koostatud raamatust. Selle tõlkijaid on sada, nad on eri elualadelt ning kõigil on Soome ja tõgituga mingi seos. Talgutööle osales mh Eiki Nestor, Mart Meri, Matti Maasikas, Rein Veidemann, Siim Kallas, Barbi Pilvre, Taavi Rõivas, Henrik Hololei. Eesti poolt talgutöö korraldas endine Eesti Helsingi suursaadik Mart Tarmak."


100 Soome innovatsiooni - kirjoja suoraan painosta!

Mart Tarmak, entinen Viron Suomen suurlähettiläs Mart Tarmak käänsi sähköpurjetta koskevan luvun suomesta viroksi. Kuva: Viron Suomen suurlähetystö
Kirja tuntuu käteen hienolta - kannen kuvituksessa on valoista ideaa!

Molotovin cocktailista heti seuraavana: sähköpurje!
Elektriline päikesetuulepuri

torstai 10. heinäkuuta 2014

ESTCube-kokous, Tõravere 9.-11.7.2014

ESTCube-1:sen liekakokeen alkamisesta käydään parhaillaan keskusteluja Tartun liepeillä Tõraveressä. Myös tulevia kokeita ja satelliitteja, sekä seuraavia Estcubeja, suunnitellaan jo kovalla höökillä nelisenkymmenen osallistujan voimin.

Ilmatieteen laitokselta paikalla ovat Pete, Jouni, Sini ja Pekka.

ESTCube-1:sen signaalit näkyvät yläruudussa vaakasuorina viivoina.


Normaalin avaruudessa purjehtimisen sijaan ESTCube-tiimi kävi Emäjoella etenemässä. Aluksessamme, viikinkilaiva Turmissa, oli kyllä lieat, mutta niissä ei ollut jännitettä (eikä ihan aurinkotuulessakaan oltu), joten jouduimme siis itse soutuhommiin! 
Ryhmäkuva Workshopin osallistujista Tartun Observatorion edustalla.

lauantai 8. maaliskuuta 2014

Sähköpurjekolumni 28

Sähköpurjekolumni 28.11.2013

ESTCube-1 lentää ja toimii, mutta vieläkin ilman operatiivista ohjelmistoa joka pystyisi määrittämään satelliitin asennon. Satelliitin asennonmääritysjärjestelmä käyttää aurinkoilmaisimia auringon suunnan selvittämiseen. Jokaisella kuudella sivulla on oma ilmaisimensa. Yhden sivun sensori on tosin viallinen niin että se pystyy mittaamaan vain toisen auringon kahdesta suuntakulmasta. Jäykän kappaleen asentotieto sisältää kolme muuttujaa, joten aurinkoilmaisimet eivät yksin riitä, eivätkä ne sitäpaitsi toimi satelliitin ollessa varjossa. Tästä syystä aurinkoilmaisimia täydennetään mittaamalla Maan magneettikenttä magnetometrillä ja vertaamalla tulosta mallikenttään.
Pääministeri Andrus Ansip puhuu Estcubesta Riikikogussa 17.12.2013
Auringon ja magneettikentän suuntiin perustuvaa asentotietoa täydennetään vielä gyroskoopeilla, jotka pystyvät seuraamaan asennon muuttumista itsenäisesti lyhehkön aikavälin yli. Eri anturien mittausten yhdistämiseen käytetään Kalman-suodinta. Ihannetapauksessa Kalman-suodinkäsittelyllä saadaan jatkuva, häiriötön ja tarkka asentotieto eli saadaan yhdistettyä eri asentoantureiden hyvät puolet.

Isojen satelliittien tieteellisen tarkat magnetometrit sijoitetaan yleensä useiden metrien pituisen jäykän puomin päähän, jotta satelliitin sähköjärjestelmien virrat eivät häiritsisi niitä. CubeSateissa moinen luksus ei ole mahdollista, vaan magnetometrit sijaitsevat satelliitin sisällä ja ovat siten alttiimpia häiriöille. Häiriöt pitää pyrkiä arvioimaan ja vähentämään mittauksista ennen datan käyttämistä asennon selvittämiseen.

Asentonsa muuttamiseen ESTCube-1:n on tarkoitus käyttää magneettivääntimiä eli kolmea kohtisuoraa kelaa joihin ajettavalla virralla satelliitille voidaan luoda halutunsuuntainen magneettinen dipolimomentti. Dipoli pyrkii sitten kääntymään Maan magneettikentän suuntaiseksi kuin kompassineula. ESTCube-1:n vääntimiä on koekäytetty avaruudessa ja ne näyttävät toimivan. Magneettivääntimet ovat tuttua
teknologiaa aiemmista CubeSateista. Niillä ei voi tuottaa magneettikentän suuntaista vääntömomenttia, mutta tämä ei ole ongelma naparadalla missä satelliitti lentää erisuuntaisten kenttien läpi. ESTCube-1 siis käyttää magneettikenttää sekä asentonsa määrittämiseen että sen muuttamiseen. Toiminnot eivät häiritse toisiaan koska niitä ei tehdä samanaikaisesti.

Asennonmääritysohjelmistoa on debugattu menestyksellisesti viime päivinä.  Tällä hetkellä näyttäisi siltä että asennonsäätö voidaan saadaan toimimaan suoraviivaisella työllä. Jos ja kun niin tapahtuu, sitten liekakoe voi alkaa.

torstai 24. lokakuuta 2013

Sähköpurjekolumni 27

Sähköpurjekolumni 13.9.2013

ESTCube-1 lentää ilman laitevikoja, mutta liekakoetta ei ole vielä päästy aloittamaan, koska satelliitin asennonsäätöohjelmisto ei ole valmis. Sitten kun ohjelma on valmis ja testattu maassa, se päivitetään satelliittiin ja koe voi alkaa. Satelliitin kameran, päätietokoneen ja tehojärjestelmän uusia ohjelmaversioita on kesällä otettu onnistuneesti käyttöön. Kun satelliitti laukaistiin toukokuussa, sen ohjelmisto ei ollut täydellinen. Voimat oli keskitetty satelliitin rakentamiseen ja ohjelmapäivityksiä vastaanottavan alijärjestelmän toimivuuteen, koska niissä olevia puutteita ei olisi voinut laukaisun jälkeen enää korjata.

EstCube-1:n ottama kuva, jossa erottuu niin Suomen, kuin Eestinkin rantaviivaa.
(kuva on julkaistu 22.10.2013 EstCuben Facebook sivuilla.)
ESTCube-1:n aurinkopaneelien teho pieneni odotettua enemmän ensimmäisen lentokuukauden aikana. Tarkkaa syytä ilmiöön ei tiedetä eikä se uhkaa sähköpurjekokeen onnistumista.

Liekojen valmistus on kehittynyt kesällä. Tehtaan uusin versio ei enää tarvitse kaupallista bondauskonetta avukseen, vaan laite osaa bondata itsenäisesti. Liitosten lujuus on parantunut lähelle teoreettista ylärajaa noin kymmeneen grammaan, mikä kasvattaa saavutettavissa olevaa sähköpurjeen suorituskykyä. Uusi liekatehdas myös evaluoi jokaisen tuotetun bondauksen hyvyyden mittaamalla kuinka hyvin liitos läpäisee ultraääntä ja johtaa sähköä. Toisin sanoen tehtaassa on automaattinen laadunvalvonta joka keskeyttää tuotannon jos laatu huononee.

Aalto-satelliitin sähköpurjekokeen kaikki osat rakennetaan Suomessa. Helsingin yliopisto tekee liean ja Ilmatieteen laitoksen avustamana myös liekarullan ja kärkimassan. Elektroniikkakortin tekee Ilmatieteen laitos käyttämällä alihankkijana toijalalaista Skytron-firmaa. Jyväskylän yliopiston kiihdytinlaboratorio rakentaa elektronitykit. Tykkien nanografiittikatodit toimitti professori Alexander Obraztsov Itä-Suomen yliopistosta ja Moskovan valtionyliopistosta.

Yksi uudella liekatehtaalla tuotettu 100 m pitkä lentokelpoinen nelilankainen lieka keloineen on valmis ja toiselle 40 m pitkälle liealle tehtiin onnistunut avaamiskoe. On tarkoitus tuottaa useita 100 m pitkiä liekoja. Paras lieka lentää ja yksi käy Tartossa täristettävänä ennen Helsingissä tehtävää uutta avaamistestiä. Näin varmistetaan että lieka avautuu kelalta myös laukaisutärinän jälkeen.

                                                                                                            Pekka Janhunen

keskiviikko 3. heinäkuuta 2013

ESTCube/SWESTCube workshop, Nelijärve Puhkekeskus 1.-3.7.2013

(Tämä teksti on vain blogissa, ei julkaistu Avaruusluotaimessa)

Virolaiset pitävät nanosatelliitteihinsa liittyvää workshop-sarjaa kahdesti vuodessa Eksaktien tieteiden kesäkoulun ja syyskoulun yhteydessä (Täppisteaduste Suvekool/Sügiskool). Nanosatelliittiporukka on noin 20 henkeä ja koko kesäkoulu noin sata. Mukana on tällä kertaa myös paljon latvialaisia, kolme sähköpurjekaveria Suomesta ja Aalto-satelliitin iskuryhmä. Koulut pidetään yleensä jossain Viron maaseudulla, tällä kertaa Nelijärven lomakeskuksessa joka on noin 50 km Tallinnasta kaakkoon. Paikalla on kaunis luonto, rehevää metsää ja neljä pientä järveä.
Puhkekeskus, Nelijärve.

ESTCube:n liekakoetta suunnitellaan elokuuksi ja SWESTCube-satelliitin optiota kartoitetaan (SWESTCube = Solar Wind Electric Sail Test Cubesat on satelliitin työnimi). Tavoitteena on siis mitata sähköpurje-efekti aurinkotuulessa. Päävaihtoehdot tällä hetkellä ovat kiipeäminen GTO-radalta korkeammalle ellipsiradalle joka ylettyy aurinkotuuleen (siihen tarvitaan omaa propulsiota cubesattiin, esimerkiksi Nanospacen kylmäkaasumoottori ja butaanitankki) tai laukaiseminen jonkin kuumission mukana Kuuta kiertävälle radalle.

Kirjoitan tätä rantasaunan edessä olevalla laiturilla keskiviikkoaamuna. Puolen tunnin päästä alkaa sähköpurjetiimin esitys kesäkoulun porukalle johon sisältyy myös reaaliaikainen kommunikaatiodemonstraatio satelliitin kanssa.

Pekka Janhunen

torstai 30. toukokuuta 2013

"Telkkä on lentänyt pöntöstä" - ESTCube-1:n matka avaruuteen

Auringon nousu Atlantilla 1.5. hotellihuoneeni parvekkeelta nähtynä.
Elettiin vuoden 2008 kevättä. Olin hieman aiemmin palannut Yhdysvalloista jossa olin viettänyt vuoden vierailevana tutkijana heti väitökseni jälkeen. Tulevaisuuden suunnitelmani olivat apposen avoimet enkä oikein tiennyt mihin suuntaan lähtisin seuraavaksi. Olin kuullut yhteisten tuttavien kautta, että ystäväni ja kollegani Mart Noorma TKK:n Mittaustekniikan laboratoriosta oli palannut kotikonnuilleen Tarttoon ja oli kuulemma alkanut puuhastella avaruusprojektien parissa. Martin tavoite oli, ei enempää eikä vähempää, kuin kuroa umpeen 20 vuoden takamatka jonka itsenäinen Viro oli päästänyt syntymään avaruusinsinöörien tuotannossa. Martin sanoin Viron saatua uudelleen itsenäisyytensä kukaan ei halunnut opiskella luonnontieteitä tai tekniikkaa, kaikki halusivat olla bisnesmiehiä. Mart oli ottanut tehtäväkseen muuttaa tilanteen ja muutoksen lippulaivaksi oli valittu projekti jonka lopputuotteena olisi Viron valtion ensimmäinen satelliitti. Ja sivumennen sanoen Itämeren rannan suomalaisugrilaisten valtioiden ensimmäinen.

Palmuranta Cayennessa.
Viisi vuotta myöhemmin istun Helsinki-Vantaan lentoaseman lähtöaulan Boston-henkisessä urheilubaarissa ja katselen nyrpeänä baarin seinille ripustettua, arkkivihollistani New England Patriotsia ylistävää tarpeistoa. Olen henkeen ja vereen Buffalo Billsin mies. Matkalipussani määränpääksi on merkitty Pariisi mutta siellä on tarkoitus viettää vain yksi yö. Seuraavana päivänä Air France lennättäisi minut Pariisin Orlyn kentältä Ranskan Guayanan pääkaupunkiin Cayenneen. Noin 65 kilometrin päässä Cayennesta, Kouroun kaupungissa, sijaitsee Euroopan avaruussatama. Siellä omalla lähtöalustallaan seisoo likimain lähtövalmiina Euroopan avaruusjärjestö ESA:n tuorein ja kompaktein kantoraketti Vega odottamassa laukaisuhistoriansa toista laukaisua. Raketin kärkikartion sisällä, kahden muun hyötykuorman seurassa, odottaa omaa tähtihetkeään Viron ensimmäinen satelliitti ESTCube-1.
Vega odottamassa VV02-laukaisua. Kuva otettu laukaisupäivänä, tai siis aiottuna laukaisupäivänä 3.5. Myös ESTCube-logo kärkikartiossa. Kuva: ESA-S. Corvaja, 2013
Omalta osaltani viisivuotinen ympyrä oli sulkeutunut siten, että kolmen Tartossa vietetyn vuoden jälkeen olin päätynyt takaisin koti-Suomeen ja Ilmatieteen laitokselle. Viron ensimmäisen satelliitin hyötykuormaksi kun oli valikoitunut Pekka Janhusen vuonna 2006 keksimän sähköpurjekonseptin ensimmäinen kiertoratatestilaitteisto. Viisi vuotta tuntui tässä vaiheessa sekä pitkältä että lyhyeltä ajalta. Projekti oli ollut alun alkaenkin kunnianhimoinen ja sen toteuttivat alusta loppuun opiskelijat. Projektiorganisaation kokemattomuus, meidät johtoryhmän jäsenet mukaan lukien, oli luonnollisesti aiheuttanut omat ongelmansa jotka kuitenkin oli lopulta ratkottu kärsivällisyydellä ja peräänantamattomuudella. Oli ajanjaksoja jolloin oikein mikään ei tuntunut edistyvän, kun taas seuraavassa tuokiossa saatettiin edetä jättiharppauksin. Opiskelijatyövoima aiheutti myös sen haasteen, että satelliitin rakentaminen ei luonnollisesti ollut heidän päätoimensa, vaan enemmänkin harrastus jota hoidettiin opintojen ja muun elämän ohessa ja niiden ehdoilla. Vielä on syytä mainita, että ESTCube-1 lienee yksi erittäin harvoista poikkeuksista avaruustoiminnan historiassa sikäli, että se laukaistiin aikataulusta edellä. Tämä johtui siitä, että kesällä 2012 ESA täysin yllättäen ilmoitti mahdollisuudesta sponsoroituun laukaisuun Vegan kyydissä. Ilmoitus tuli erittäin lyhyellä varoitusajalla eivätkä muut nanosatelliittityöryhmät olleet halukkaita tarttumaan tarjoukseen. Vain virolaiset olivat riittävän hullunrohkeita. Tämä aikaisti laukaisua viidellä kuukaudella suunnitellusta. Kukin voi kuvitella kuinka hektisiä aikoja projektin loppuvaiheessa elettiin.

Ryhmämme VIP-vierailla vahvistettuna Vegan laukaisupaikan luona perjantaina 3.5. Kuvassa vasemmalta Madis Võõras, Silver Lätt, Paul Liias, Ene Ergma, Jouni Envall, Viljo Allik ja Erik Kulu.

Delegaatiomme saapui Kourouhun tiistaina 30.4. Raketin laukaisu oli määrätty perjantaille 3.5. Meitä oli kaiken kaikkiaan kuusi henkeä, minun lisäkseni siis viisi virolaista. Virolaisista neljä, Silver Lätt, Viljo Allik, Paul Liias ja Erik Kulu, olivat ESTCube-ryhmäläisiä. Viides matkaaja Madis Ligema oli Viron valtakunnallisen TV:n dokumentaristi. Minutkin on siis ikuistettu osaksi Viron kansan kollektiivista muistia. Mitä lienevät tehneet ansaitakseen sen.

Majapaikkani Hôtel des Roches
Keskiviikko 1.5. oli osaltamme pelkkää turismia. Tutustuimme paikalliseen luontoon niin viidakossa kuin hiekkarannallakin. Ilmasto Ranskan Guayanassa ei välttämättä ole jokaisen pohjoismaalaisen mieleen, päivälämpötila on poikkeuksetta yli 30 astetta ja ilmankosteus monesti yli 90%. Seuraavana päivänä päästiin sitten asiaan, tuolloin menimme ensimmäistä kertaa vierailulle itse avaruuskeskukseen. Kontaktimme paikan päällä oli Michel Debraine, Vega IPT:n (Integrated Project Team) edustaja Kouroussa. Michel oli tehnyt ihailtavaa työtä varmistaakseen että meistä huolehdittaisiin hyvin. Jo heti tuona torstaina pääsimme kokemaan jotain mitä ei suotu edes seuraavan päivän VIP-kiertueen osallistujille. Pääsimme sisään rakennukseen jossa raketti odotti laukaisua. Olimme siis kirjaimellisesti kosketusetäisyydellä raketista ja pääsinkin koputtamaan raketin kylkeen pienet viime hetken onnentoivotukset. Raketin kärkikartioon kiinnitettynä ESTCube-logo näytti tavallistakin kauniimmalta. Tuo vierailu oli ikimuistoinen lukemattomin eri tavoin. Michel käytti koko arvovaltansa sen toteuttamiseksi eikä keskuksen turvahenkilöstö vaikuttanut lainkaan tyytyväiseltä siihen että epämääräistä porukkaa vietiin rakettia lääppimään laukaisua edeltävänä päivänä. Keskuksen alue on iso, sen sisällä liikutaan autolla. Lujaa. Michel ajoi kärjessä, Silver hänen perässään ja minä ohjastin ryhmämme toista autoa yrittäen parhaani mukaan pysyä perässä huippunopeuden lähennellessä 110 km/h. Itse rakennuksessa meillä kaikilla oli mukanamme kaasunaamarit. Emme saaneet opastusta niiden käyttöön tai edes selitystä sille mitä skenaariota varten ne oli meille annettu, mutta jokaisella tuli olla sellainen kannossa. Raketin ympärillä oltiin vielä täydessä työn touhussa, ilmeisesti viimeisiä tarkistuksia suoritettiin. Jossain vaiheessa Michel mainitsi jotain salaisesta palvelusta. Me naurahdimme kohteliaasti vitsille joka ei ollut vitsi ensinkään. Eräs raketin ympärillä hyörivistä oli todella Ranskan salaisesta palvelusta varmistamassa että raketille ei tehty sabotaasia. Hän muun muassa kiinnitti pieniä näkymättömiä merkkejä raketin saumoihin voidakseen todeta että niitä ei oltu sabotoitu. Myös autoiluun keskuksen alueella liittyy erityisiä sääntöjä. Ihmettelin pariin otteeseen kun pysäköimistäni kritisoitiin. Luulin ensin että olin pysäköinyt varattuun ruutuun, mutta sittemmin kävi ilmi että vika ei ollut pysäköinnin paikassa vaan tavassa. Avaruuskeskuksen alueella auto tulee pysäköidä ruutuun perä edellä, näin mahdollistetaan nopea poistuminen vaaratilanteessa.
Viidakkoretkellä 1.5. Kuvassa köysisillalla Viljo Allik.
Laukaisupäivä 3.5. oli osaltamme täynnä ohjelmaa. Edellisenä iltana kaupunkiin oli saapunut ESA:n paikalle lennättämä VIP-delegaatio, jonka mukana olivat myös Viron parlamentin puhemies Ene Ergma sekä Madis Võõras Enterprice Estonian avaruustoimistosta. Ene Ergma on ollut ESTCube-projektin tukija alusta alkaen, koulutukseltaan hän on astrofyysikko. Michel oli järjestänyt myös meidän ryhmämme mukaan perjantain VIP-kiertueelle avaruuskeskukseen. Pääsimme siis näkemään matkan päästä sen saman Vega-rakennuksen johon edellisenä päivänä olimme päässeet sisään. Näimme toki paljon muutakin, muun muassa Soyuz-raketin laukaisualustan. Pääsimme myös tutustumaan Vega- ja Ariane-rakettien laukaisuvalvomoon sekä Jupiter-huoneeseen. Jupiter-huone tai -sali on keskuksen kaikkein pyhin. Siellä kokoontuvat lähtölaskennan loppuvaiheissa laukaisun avainhenkilöt ja siellä tehdään laukaisuun liittyvät lopulliset päätökset. Lounaan jälkeen oli aika palata hotellille ja alkaa valmistautua iltaa varten.
Jutun kirjoittaja poseeraamassa avaruuskeskuksen parkkipaikalla. Taustalla Ariane-raketin mock-up
Laukaisun ajankohdaksi oli määrätty 23:06:31 paikallista aikaa. Tarve ajoittaa laukaisu tarkasti ei johtunut kantoraketista vaan sen kahdesta päähyötykuormasta. Proba-V ja VNREDSat-1 ovat molemmat kaukokartoitussatelliitteja jotka tuli saattaa kiertoradoilleen tarkasti määrättyinä hetkinä. Illan lähestyessä tunnelma arvatenkin alkoi tiivistyä. Meillä kaikilla oli henkilökohtainen kutsu jota näyttämällä saimme kaulaamme kulkuluvat. Kokoontuminen oli Jupiter-huoneen ulkopuolella iltakahdeksan aikoihin. Sieltä siirryimme busseihin jotka kuljettivat meidät Agami-nimiselle näköalapaikalle keskelle viidakkoa. Agami sijaitsee 7,5 kilometrin päässä laukaisupaikalta ja sieltä on sinne esteetön näkyvyys. Paikalla oli ehkä noin 300-400 ihmistä edustaen eri hyötykuormaryhmiä sekä tietenkin itse kantoraketin henkilöstöä. Vieraiden viihtyvyys oli taattu runsaalla tarjoilulla. Tunnelma jatkoi sähköistymistään laukaisun hetken lähetessä. Vaan sitten seurasikin antikliimaksi. Kun laukaisuun oli oman kelloni mukaan enää noin kymmenen minuuttia, saimme tiedon että lähtölaskenta oli pysäytetty. Syynä keskeytykseen olivat yläilmakehän voimakkaat tuulet. Jouduimme siis palaamaan hotellille syvästi pettyneinä.
Paul, Viljo ja Erik, kaikilla yllään eri versio VV02-laukaisun virallisesta paidasta. Taustalla Soyuzin laukaisualusta.

Laukaisua oli lykätty määräämättömäksi ajaksi. Jokaisen päivän aamuna tehtiin erikseen päätös siitä, käynnistetäänkö laukaisukronologia tuona päivänä. Lauantaina ja sunnuntaina ei edes yritetty. Minun paluulentoni oli alunperin tarkoitus lähteä jo lauantaina 4.5. Siirsin paluutani kolmella päivällä toivoen että laukaisu tapahtuisi tuona aikana. Viikonlopun vietimme miten parhaiten taisimme. Erikseen voi mainita eräät ikimuistoiset juhlat joihin minä, Paul ja Madis osallistuimme lauantai-iltana. Juhlat pidettiin muukalaislegioonan tukikohdassa ja ne äityivät varsin väkivaltaisiksi. Väärinkäsitysten välttämiseksi todettakoon, että legioonalaiset olivat niitä jotka pitivät parhaansa mukaan yllä järjestystä. Tappeluista, joissa välillä käytettiin myös hengenvaarallista kättä pidempää, vastasivat paikalliset huligaanit.
Pieni osa Ariane- ja Vega-rakettien laukaisuvalvomoa. Peräseinällä nähdään lähtölaskennan kello. Kymmenisen tuntia laukaisuun.

Valitettavasti ryhmämme hupeni kooltaan kun itse kunkin oli aika lentää takaisin kotiin. Kun Paul ja Erik oli viety lentokentälle maanantaina, jäljellä olimme enää minä ja Silver. Silverillä oli työvelvoitteita ESA:n suuntaan, joten hänen tuli pysyä Kouroussa laukaisuun asti, kesti se sitten kuinka kauan tahansa. Minun paluulentoni oli seuraavana päivänä 7.5. Olimme verrattain hyvällä tuulella, sillä maanantaiaamuna Michel oli soittanut ja kertonut että laukaisukronologia oli aloitettu, ensimmäistä kertaa sitten perjantain. Emme kuitenkaan tohtineet tässä vaiheessa toivoa liikoja. Saamiemme tietojen mukaan yläilmakehän säätilanne ei ollut viikonlopun aikana parantunut, jotkut väittivät sen muuttuneen jopa huonompaan suuntaan. Siitäkin huolimatta olin tyytyväinen siitä, että viimeiselle illalleni Kouroussa oli jotain järjestettyä ohjelmaa. Illalla toistui sama ruljanssi kuin perjantaina. Kokoonnuttiin Jupiterilla, esitettiin kutsut ja henkilöllisyystodistukset, siirryttiin bussiin ja ajettiin Agamille. Väki oli vähentynyt huomattavasti perjantaista, nyt meitä ei ollut paikalla sataakaan. Silver oli työtehtävissä Jupiter-huoneessa, minä olin siis ainoana ryhmästämme viidakossa. Edellisestä kerrasta viisastuneena yritin ottaa tällä kerralla lunkisti, valmistellen itseäni siihen että töpseli vedettäisiin taas seinästä. Se onnistui alkuvaiheessa, mutta mitä pienemmiksi luvut muuttuivat lähtölaskennan kellossa, sitä toivottomammaksi muuttui zeniläisyyden teeskentely. Kun kello näytti noin puolta tuntia, olo oli taas kuin viisivuotiaana jouluaattona.
Avaimia ja punaisia nappeja. Juuri kuten kuuluukin...

Noin 25 minuutin kohdalla isolle näyttöruudulle ilmestyy kasvot. Joku vieressäni parahtaa että viimeksi kun tämä kaveri tuli ruutuun, se merkitsi laukaisun keskeytystä. Jään odottamaan sydän pamppaillen mitä miehellä on sanottavanaan. Hän alkaa puhua, ranskaksi. Yritän parhaani mukaan pysyä kärryillä, mutta kauan sitten unohtunut kouluranskani pettää pahemman kerran. Odotan että hän toistaisi edes pääkohdat englanniksi, ei toista. Yritän lukea ihmisiä ympärilläni, yritän aistia riemua tai pettymystä. Vilkuilen ESA:n edustajia, alkavatko he paimentaa meitä takaisin busseihin. En saa mitään indikaatiota tilanteesta. Tässä vaiheessa käännyn vieressä olevan miehen puoleen ja tiedustelen mitä ruudulla oli juuri sanottu. Hän osoittaa kuvaruudulle johon on juuri ilmestynyt uusi grafiikka. Hän kertoo että mies ruudulla oli sanonut saman minkä nyt voi todeta grafiikasta. Grafiikka näyttää kaikkien laukaisuun vaikuttavien tekijöiden (säätila, kantoraketti, hyötykuormat jne) tilan. Kutakin vastaa grafiikassa segmentti, joka on joko vihreä tai punainen. Jos yksikin on punainen, rakettia ei laukaista. Ne ovat kaikki vihreitä, raketti laukaistaan noin 18 minuutin kuluttua. Samalla hetkellä laukaisualustan suunnalta lentää meitä kohti helikopteri. Se lentää ylitsemme sysimustalla taivaalla ja vilkuttaa vihreätä valoa. Jalkani ovat tässä vaiheessa jo hyytelöä. Käyn hermostuksissani roplaamassa jalustalla seisovaa videokameraani jotta minuutit kuluisivat nopeammin. Kun laukaisuun on aikaa noin kaksi minuuttia, käyn käynnistämässä kameran. Seuraan silmä kovana laukaisukelloa ruudulta kunnes se pääsee kymmeneen sekuntiin. Tästä eteenpäin tuijotan herkeämättä 7,5 kilometrin päässä siintävää voimakkaasti valaistua laukaisualustaa. Viimeiset kymmenen sekuntia naisääni luettelee numeroita. Dix, neuf, huit... Kun päästään nollaan, taivaanranta välähtää ja viidakon ääriviivat näkyvät vaikka on trooppinen yö. Kaikki on ohi ennen kuin edes ymmärtää. Vega on pieni ja ketterä raketti, se ei nouse hitaasti jyristen kuten isoveljensä. Lisäksi pilvet ovat erittäin matalalla, raketti näkyy vain lyhyen hetken ennen kuin se katoaa pilviin. Ääni tulee jonkin verran perässä.

Laukaisukronologian mukaisesti ensimmäinen hyötykuormista, Proba-V, irrotetaan noin tunti laukaisun jälkeen. Siitä tunti eteenpäin on VNREDSatin ja ESTCuben vuoro muutaman minuutin välein. Kun ESTCube-1 on irrotettu onnistuneesti, on aika tiedottaa asiasta sähköpurjetiimille Suomessa. Lähetän Petri Toivasen kännykkään tekstiviestin ”Telkkä on lentänyt pöntöstä”. Viestin merkitys ymmärretään ongelmitta.
Ensimmäinen ESTCuben lähettämä on-board -kameran kuva. Etualalla näkyvä vesialue on Välimeri ja sen takana näkyy Afrikan pohjoisrannikko. Kuvassa näkyvän mystisen punaisen täplän alkuperästä ei ole varmuutta. Omaan teoriaani löytyy youtube-linkki ESTCuben Facebook-sivulta.

ESTCube-1:n mission alkuvaiheet ovat olleet menestyksekkäitä. Sen majakkasignaali kuultiin heti sen ensimmäisellä Tarton ylityksellä, sitä ennen sen oli jo ehtinyt kuulla ainakin yksi radioamatööri Venäjällä. Torstaina 9.5. satelliittiin saatiin luotua kaksisuuntainen datalinkki. Samana päivänä satelliitin tehojärjestelmän ohjelmisto päivitettiin ja järjestelmä boottasi itsensä onnistuneesti. Varsinaiseen sähköpurjetestiin ei olla vielä päästy, eikä päästä vielä vähään aikaan. Tämänhetkisten arvioiden mukaan tämä voi viedä aina elokuulle asti. Tarttolaisilla on tällä hetkellä kädet täynnä työtä satelliitin järjestelmien validoimiseksi kiertoradan olosuhteissa. Lisäksi monien järjestelmien lopullista ohjelmakoodia kirjoitetaan vielä. Tämä on seurausta Vega-laukaisun aiheuttamasta kiristyneestä aikataulusta.

Jouni Envall 

P.S. Kun varasin itselleni uutta paluulentoa, pyysin sitä maanantaille 6.5. En saanut sitä koska kone oli täynnä. Onneksi oli.

P.P.S. Tässä vielä ensimmäinen analyysi ESTCuben ensimmäisessä kuvassa näkyvästä oudosta, pienestä punaisesta pisteestä:

maanantai 5. marraskuuta 2012

CubeSat käy moneen

Sähköpurjekolumni nro. 24, 5.11.2012

ESTCube-1 pitää luovuttaa joulukuussa. Satelliitti ei ole vielä valmis, mutta jos kaikki menee hyvin, maaliin tullaan ehtimään. Elektronitykin tilanne on kaikkein kriittisin. Toimiva tykki rakennettiin jo keväällä ja sitä ajettiin onnistuneesti useita viikkoja tyhjiökammiossa, mutta valmistusprosessiin kuuluvaa liimausvaihetta ei olekaan onnistuttu enää toistamaan. Viime viikolla löydettiin uusi valmistusmenetelmä, jossa liimausta ei tarvita. Jos tykki ei ehdi ajoissa, se jää pois ESTCube-1:stä. Silloin satelliitilla ajetaan vain negatiivisesti varatun liean koetta eli plasmajarrumoodia, ja positiivisen liean kokeileminen jää Aalto-1 -satelliitin tehtäväksi.

Elektronitykin haasteet koskevat vain pieniä CubeSatteja, koska niissä joudutaan tehon säästämiseksi käyttämään kylmäkatoditykkejä. Vähänkin isommissa satelliiteissa on sen verran enemmän tehoa saatavilla, että voidaan käyttää putkielektroniikasta tuttuja hehkukatodeja.

Näyttää todennäköiseltä että sähköpurjeen aurinkotuulitestilento tulee olemaan CubeSat-pohjainen. Perusvaihtoehdossa kuuden yksikön CubeSat (noin 30x20x10 cm laatikko) laukaistaan oheishyötykuormana GTO-radalle, minkä jälkeen radan lakipiste nostetaan noin kuukaudessa aurinkotuuleen butaania käyttävällä kylmäkaasutyöntimellä. Tarvittava nopeuden muutos on 500 m/s, jos se tuotetaan aina radan alimman pisteen lähellä. Kyseessä on sama ruotsalainen butaanityönnin, jota on kehitetty EU-hankkeessamme sähköpurjeen etäyksikön moottoriksi, jolla pidetään takila pyörivänä kun liekoja avataan. Butaanimoottori on kuin nestekaasupullo, jonka venttiilistä suihkautetaan kaasua aina kun tarvitaan työntövoimaa. CubeSateissa kemialliset rakettimoottorit on kielletty turvallisuussyistä, mutta kylmäkaasutyönnin on luvallinen. Itse sähköpurjettahan ei voi käyttää GTO-radalta nousemiseen, koska sähköpurje vaatii toimiakseen aurinkotuulta.

Pekka Janhunen

torstai 30. elokuuta 2012

ESTCube loppusuoralla

Sähköpurjekolumni 30.8.2012

ESTCube-1 -piensatelliitin aikataulu aikaistuu: satelliitin luovutus on näillä näkymin joulukuussa ja laukaisu maaliskuussa. Tällä hetkellä ei ole vielä varmaa ehditäänkö kaikki saada valmiiksi ja testattua syksyn aikana, mutta yritys on kova. ESTCube-1:n laukaiseminen nopeutetussa aikataulussa olisi hyvä koska silloin ESTCube-1:n tulokset ja mahdollisesti ilmenevät ongelmat ehditään ottaa huomioon Aalto-1 -satelliittia rakennettaessa.

Viron ensimmäinen satellitti valmistumassa.
 Ensimmäinen yritys kilometrin pituisen nelilankaisen liean tekemiseksi on suunnitelmissa aloittaa lähipäivinä. Jos kaikki menee hyvin, työ kestää pari viikkoa. Harjoituksena ESTCube-1 lentomallin tuotantoa varten tehtaalla tuotettiin viime viikolla kymmenmetrinen lieka. Automaattinen tuotanto kesti kolme tuntia ja se keskeytyi kerran laitteen omaan virheilmoitukseen joka fiksattiin manuaalisesti. Nyt tuotettava lieka on muuten lopullisen kaltaista paitsi että sen silmukkalangoissa on tuotantomenetelmästä johtuvat ylimääräiset taitokset. Taitoksista on tarkoitus päästä eroon liekatehtaan seuraavassa kehitysversiossa, vaikka taitoksiakin sisältävä lieka kelpaisi hyvin ESTCube-1 ja Aalto-1 -satelliitteihin. Lieka tuotetaan suoraan avaruuteen lentävälle puolalle. Vaikka liean voi periaatteessa siirtää kelalta toiselle, sitä ei tehdä koska ohuen liean turhaa käsittelyä halutaan välttää.

Andrea Rossin reaktorikeksintö on edennyt nopeasti. Hän on nostanut ytimen lämpötilan tuhanteen asteeseen, 10.9. on luvassa tarkempi raportti ja lokakuussa riippumattomien yliopistotahojen antama testiraportti. Toisaalta Francesco Celani (Frascatin kansallinen laboratorio) demonstroi ICCF-17 -kokouksessa Koreassa 10-18.8. omaa nikkeli-vetyreaktoriaan. Professori Celanin laite tuottaa parinkymmenen watin tehon ja se on tietyllä tavalla pintakäsitelty metrin pituinen ohut konstantaanilanka vetykaasussa. Vaikka Celanin tutkimusreaktorin teho on pieni, langan tehotiheys on suuri ja ylittää kemiallisen rajan minuuteissa. Reaktori oli päällä kokousviikon ajan ja Celani kertoo ajaneensa sitä aiemmin pari kuukautta, jossa ajassa se ylitti kemiallisen rajan 40000-kertaisesti. Ydinreaktioissahan vapautuu enimmillään miljoonia kertoja enemmän energiaa kuin kemiallisissa reaktioista.

Ainakin toistaiseksi Rossin reaktori vaatii kuudesosan tuottamastaan lämmöstä sisään sähköenergiana. Tämän takia reaktorin lämpötila on tärkeä: jos reaktori on riittävän kuuma, se voi pyörittää generaattoria, joka tuottaa sähköä paremmalla kuin kuudesosan hyötysuhteella. Sen jälkeen laitteisto voi tuottaa lämpöä ja sähköä kuten fissiovoimala.

Rossin reaktorin uusimman version teho-painosuhde 2 kW/kg riittää periaatteessa lentämiseen. Ehkä pitäisi kaivaa esiin Convairin ja neuvostoliittolaisten ydinkäyttöisen suihkukoneen suunnitelmat 1950-luvulta.


Pekka Janhunen

maanantai 5. syyskuuta 2011

ESTCube-1 workshop Vooressa 30.10 - 1.11.2009; Täppisteaduste Sygiskool

ESTCube-1 joukkue: takarivissä Toomas Vahter, Henri Seppänen, Jouni Envall, Paul Liias, Ramon Rantsus, Pekka Janhunen, Tanel Ainla, Sven-Erik Mändmaa, Endel Solo, Urmas Uska, Tavo Ani, Erik Kulu, Jaan Viru, Indrek Sünter ja Tõnis Eenmäe. eturivissä: Petri Toivanen, Jouni Polkko, Sini Merikallio, Olaf Krömer, Urmas Kvell, Mart Noorma, Agnes Bauchman, Ilmar Ansko
Lokakuun lopulla kokoontui Eestin Vooreen reilu viisikymmentä opiskelijaa, joista kymmenkunta kuului ESTCube-1:n tiimiin. ESTCube-1 on Viron ensimmäinen satelliitti, jonka hyötykuormana on sähköpurjeen testi, sekin ensimmäinen laatuaan.

Pekka Janhunen luennoimassa.
Tämä ESTCuben vaihe A:n katselmus alkoi itse keksijä Pekka Janhusen esitelmällä, jonka aikana sähköpurjeen toiminta selvitettiin perusteellisesti. Tämän jälkeen käytiin alijärjestelmät, niiden ongelmat ja status läpi: riittääkö virtaa, mitä jännitteitä tarvitaan, miten lieka oikein pakataan kelalle, entä mistä kohtaa satelliitin seinämää se kelautuu ulos ja osuuko se nyt varmasti kameran linssin eteen?

Jaan Virun ryhmä on selvittänyt avaruusolojen vaikutusta satelliittiin.
Idearikkaat opiskelijat vievät projektia innolla kohti laukaisua. Samalla kun sähköpurje-efekti tulee mitattua, saadaan koulutettua Eestiin koko joukko valmiimpia avaruusinsinöörejä ja tiedemiehiä, joilla tulee olemaan jo valmistuessaan yksi toivottavasti onnistunut satelliittimissio takana.

Keskustelu oli vilkasta myös varsinaisen kokouksen ulkopuolella.
Vilkasta keskustelua vielä paluumatkalla Suomalaisen tiimin kesken herätti mikrometeoriittiuhka ja siihen valmistautuminen. Ideoitiin myös liean päähän maalattavaa Viron lippua, josta voitaisiin uloskelattaessa ottaa kuvia.

Sini Merikallio

maanantai 24. tammikuuta 2011

EU-projektin alkulaukaus

Sähköpurjekolumni 24.1.2011

ESAIL projektin Kick-off kokouksen osallistujat Ilmatieteen laitoksella
sähköpurjealuksen mallin takana.
 EU-projekti käynnistyi joulukuun alussa ja aloituskokous on pidetty. Kevättalven aikana pitää päättää mikä sähköpurjegeometria valitaan. Sain valmiiksi aiempaa yleiskäyttöisemmän dynaamisen simulaattorin, jossa mekaaninen malli määritellään Lua-kielellä ja jonka aikaintegrointirutiinin voi halutessaan säätää hyvin tarkaksi. Erilaisia sähköpurjemalleja onkin pyöritelty koneella ahkerasti lento-ominaisuuksien selvittämiseksi. Päätös rakennettavan sähköpurjeen tyypistä on kauaskantoinen asia jota valmistellaan huolella. Huomion kohteena ovat ainakin vikasietoisuus, suorituskyky, lennon vakaus, toimintalämpötila-alue, säteilynkesto, skaalattavuus, modulaarisuus, vaatimukset hyötykuormalle, toimintakunnon diagnosoitavuus ja hinta.

ESAIL Kick-off kokoonpano.
Liekatiimi sai joulukuussa valmiiksi ensimmäisen kymmenmetrisen liean. Liean tyyppi on muutoin lopullisen kaltainen paitsi että se koostuu vain kahdesta eikä neljästä langasta. Liean tekeminen (lähes tulhat lankaliitosta) oli monen vuorokauden urakka, mutta nyt tammikuussa on valmistumassa uusi liekatehdas, joka on jo riittävän automaattinen niin että kymmenmetrisen liean pitäisi olla rutiinijuttu. Liekatiimi on pian vaiheessa, jossa kone raksuttaa automaattisesti ja sitä tarvitsee vain säätää. Kun siihen päästään, liekaa voidaan tuottaa paljon jolloin esimerkiksi kelautumistestit pääsevät myös täysillä käyntiin.

Tällä tiimillä alkoi sähköpurjeen EU-projekti. Kuva ESAIL Kick-off kokouksesta.
Elektronitykkiprojekti Jyväskylässä ESTCube-1 ja Aalto-1 -satelliitteja varten on edennyt hyvin viime viikkoina. Kyse on noin postimerkin kokoisesta kylmäkatoditykistä. Kylmäkatodiperiaate valittiin koska pienessä satelliitissa ei ole riittävästi tehoa tavalliselle hehkukatodille, varsinkin kun hehkukatodi ei pidä siitä että sitä sammutetaan ja sytytetään usein. Lopullisessa sähköpurjeessa hehkukatodia kyllä voidaan käyttää koska muutaman watin ylimääräinen tehonkulutus ei merkitse mitään. Jyväskylässä on tehty erittäin paljon uraauurtavaa työtä elektronitykin rakentamisessa. Olisi mukava jos työ kantaisi hedelmää myös sillä tavoin että kylmäkatoditykille löytyisi muitakin käyttökohteita.

Pekka Janhunen


keskiviikko 7. huhtikuuta 2010

EU rahoittamaan sähköpurjetta

Sähköpurjekolumni 7.4.2010

Sähköpurjeliekaa on tuotettu nyt yhteensä neljä metriä, mikä on uusi ennätys ja lähestyy ESTCube-1 -satelliittiin tarvittavaa kymmentä metriä. Liekatehtaan seuraavan ja taas entistä automaattisemman version suunnittelu on aloitettu ja valmistumisen tavoite on kesäkuu.

ESTCube-1 -satelliitin kehitystyö on täydessä vauhdissa. Haastavin osa on elektronitykki, joka rakennetaan Jyväskylän kiihdytinlaboratoriossa. Alunperin kaavailtu perinteinen hehkukatodiratkaisu jäi testeissä varsin kauas valmistajan ilmoittamista suoritusarvoista. Tämän takia tykkiä on nyt lähdetty kehittämään uudentyyppisen, nanografiittiin erustuvan kylmäkatodin ympärille. Jos yritys onnistuu, tuloksena on tehokas, pitkäikäinen ja muodoltaan litteä elektronitykki joka täyttää ESTCube-1:n vaatimukset. Elektronitykin tekeminen niin pieneen satelliittiin kuin ESTCube-1:een on vaikeampaa kuin oikeaan sähköpurjemissioon, koska vain kilon painoisessa ESTCube-1:ssä ei ole käytettävissä edes niitä muutamaa wattia tehoa jotka tarvittaisiin markkinoiden pienimmän katodin hehkuttamiseen.

Jos tämän uudentyyppisen elektronitykin rakentaminen ei onnistu, vaihtoehtona on yrittää kasvattaa satelliitin akusta saatavaa hetkellistä tehoa niin että perinteistä hehkukatoditykkiä voisi kaikesta huolimatta ajaa lyhyitä jaksoja kerrallaan. Jos tämäkään ei onnistu, viimeinen vaihtoehto on jättää elektronitykki kokonaan pois hyötykuormasta. Siinä tapauksessa ESTCube-1:n liekaa ajettaisiin pelkästään negatiivisella jännitteellä eli plasmajarrumoodissa.
Sähköpurjeen EU-hakemus meni läpi parhailla pisteillä. Kuva: Wikipedia
Sähköpurjeen rahoitukseen on tulossa ratkaiseva parannus, koska saimme tiedon että EU-hakemuksemme on menossa läpi, ja vieläpä koko hakuosion parhailla pisteillä. Pölyä nielemään jäävät kaikki muut eurooppalaiset avaruusluotainten ja niiden tarvitseman teknologian kehityshankkeet mm. ionimoottorit. Konsortiossamme on 5 maata ja 9 partneria. Kolmivuotisen EU-projektimme tavoitteena on rakentaa sähköpurjeen avainkomponenteista (liekatehdas, liekarullat jne.) prototyypit, jotka sopivat aurinkotuulitestimissioon ja skaalautuvat myös täysikokoiseen 1 N sähköpurjealukseen.

Sähkö- ja aurinkopurjeille on tulossa oma istunto European Planetary Science Congress (EPSC) -kokoukseen, joka pidetään 19-25. syyskuuta Roomassa.

Pekka Janhunen

maanantai 2. marraskuuta 2009

Viranomaiskentän sokeassa täplässä

Sähköpurjekolumni 2.11.2009, julkaistu osana Avaruusluotaimen 3/2009 tuplakolumnia.
Kävimme Viron Vooressa viiden henkilön voimin ESTCube-1 -kokouksessa. ESTCube-1:han on Viron ensimmäinen satelliitti jonka tarkoitus on mitata sähköpurje-efekti. Itse satelliitin rakentavat virolaiset opiskelijat ja hyötykuorman pääasiassa suomalaiset. Projekti etenee aikataulussa, satelliitti pitäisi saada valmiiksi ensi vuoden loppuun mennessä jotta se voitaisiin laukaista suunnilleen vuodenvaihteessa 2011-2012. Nopea aikataulu on tarpeen jotta opiskelijaporukka ei ehdi vaihtua liikaa projektin aikana.

ESTCube-1 -projektin alussa oli valtava innostus joka on nyt muuttunut tehokkaaksi ja määrätietoiseksi toiminnaksi kohti yhteistä päämäärää. Satelliitin massabudjetti näyttää hyvältä. Tämä mahdollistaa yksinkertaisen rakenteen, standardikokoisen 10 cm kuution sisällä on viisi piirikorttia päällekkäin, joista keskimmäinen on varattu hyötykuormalle. Kuution sivuille tulee aurinkopaneelit. Lämpötilan kontrollointiin ei tarvita mitään erityistä, asia varmistetaan mallinnuksella.

Virossa ESTCube-1 -hanke on saanut paljon myönteistä julkisuutta ja virolaiset esittelivät sitä ja sähköpurjetta hiljattain myös Moskovan tiedemessuilla laajalle ja innostuneelle yleisölle. Poliittinen tahto ajaa Viroa ESA:n jäseneksi, ja Vooressa oli mukana Enterprise Estonian edutaja (vastaa Suomen Tekesiä) joka pyrkii tukemaan avaruustoimintaa ja ESTCube1:stä kaikin tavoin mm. koittamalla saada mahdollisimman paljon opiskelijoita seuraavaan IAF:n kokoukseen Prahaan. 

Kävimme pari viikkoa sitten myös Tekesissä eli Suomen virallisessa avaruusinstanssissa esittelemässä miten sähköpurjetta voisi hyödyntää kaupallisesti. Esitämme miten voimme lyhyellä tähtäimellä palauttaa satelliitteja alas helposti ja halvalla avaruusromun torjumiseksi, tuottaa nykyistä parempia avaruussääennusteita, myöhemmin hyödyntää asteroidien resursseja, jne. Tekes kuuntelee kohteliaasti ja vastaa: mielenkiintoinen ja uskottava tarina, mutta miten se heihin liittyy? Vedimme siis vesiperän, joten lähestyn sähköpostitse ESA:a, kerron satelliittien palauttamisesta ja kysyn voisiko sen tutkimista rahoittaa. Vastaus tulee tunnin päästä: kyllä, yrittävät järjestää jotakin ensi vuonna GSP-ohjelmaan.
Sähköpurje tuo selvästi näkyviin että vaikka Suomessa kansalaisten tuki avaruustoiminnalle on laajaa, on ala viranomaiskentälle sokea täplä joka ei kuulu kenellekään. Anomalian korjaamiseksi tarvitaan avaruusjärjestö eli virallinen taho jonka mandaattina on tehdä avaruustoimintaa, ja asialla on tulenpalava kiire. Kaikki Suomeen verrattavat maat ovat laittaneet asian jo kuntoon.

Pekka Janhunen

torstai 4. kesäkuuta 2009

ESTCube-1 sähköpurjeen testi kiertoradalla

Sähköpurjekolumni 4.6.2009, julkaistu Avaruusluotaimessa 2/2009.

Sähköpurje-efekti on nyt tarkoitus mitata kiertoradalla. Satelliitin nimi on ESTCube-1, laukaisu 2012 ja se tulee olemaan Viron ensimmäinen satelliitti jonka rakentavat pääosin Tarton yliopiston opiskelijat. Satelliitin hyötykuormana on 10 m pituinen sähköpurjelieka sekä kamera. Lieka voidaan varata sähköisesti, jolloin siihen kohdistuu sähköpurjevoima, koska satelliitti lentää matalalla kiertoradallaan noin 7 km/s nopeudella ionosfääriplasman läpi. Sähköpurjevoiman suuruus mitataan liean ja satelliitin pyörimisliikkeen muutoksesta. Satelliitti on ns. yhden U:n cubesat eli sen massa on yksi kilogramma. Muodoltaan se on 10 cm kuutio jonka sivut on peitetty aurinkopaneeleilla. Hyötykuorman päävastuu on Ilmatieteen laitoksella, mutta hankkeessa on mukana myös muita kotimaisia ja ulkomaisia partnereita. Satelliittihankkeen kokonaiskustannusarvio on suuruusluokkaa 100,000 euroa.

ESTCube-1 nousee avaruuteen jonkin isomman satelliitin kylkiäisenä majaillen P-POD -laukaisuputkessa yhdessä muiden cubesatien kanssa. Kiertoradalle päästyään putken mekanismi potkaisee cubesatit ulos. ESTCube-1 stabiloi asentonsa magneettikeloilla, suorittaa tavanmukaiset alkutoimet (laitteiden tarkistus, radioyhteyden kokeilu ym.) ja ottaa muutamia kuvia Maasta. Sen jälkeen satelliitti laitetaan pyörimään hallitusti ja sähköpurjelieka lasketaan ulos kelalta. Lieka suoristuu keskipakoisvoiman vaikutuksesta ja sen päässä oleva pieni merkkipallo voidaan nähdä satelliitin kameran kuvissa. Nyt liekaan kytketään jännite päälle periodisesti esim. niin että jännite on päällä aina kun lieka liikkuu pyöriessään vasten ionosfääriplasman virtausta. Tällöin sähköpurjevoima jarruttaa liean pyörimistä hieman jokaisella puolen minuutin kierroksella. Vaikka voima on heikko, riittävän monen kierroksen jälkeen se pystyy muuttamaan liean ja satelliitin pyörimisnopeutta havaittavalla tavalla. Pyörimisnopeuden muutos voidaan mitata gyroskooppianturilla tai määrittämällä kameran kuvista kuinka usein Maa tulee näkökenttään.

EstCube-1 on 10 cm kanttiinsa.

ESTCube-1 lentää siis ionosfäärissä matalalla kiertoradalla, kun taas oikeiden sähköpurjealusten toimintaympäristö on tunnetusti aurinkotuuli.  Ionosfääriplasma virtaa satelliittiin nähden 50-100 kertaa hitaammin kuin aurinkotuuli mutta toisaalta se on jopa miljoona kertaa aurinkotuulta tiheämpää. Myös liean jännite on matalampi, vain 200 V eikä 20-40 kV kuten oikeissa sähköpurjealuksissa. Joka tapauksessa havaittava fysikaalinen ilmiö on sama, ja ESCube-1:n tuloksesta saadaan suoraa kokeellista tietoa siitä millainen suorituskyky oikeilla aurinkotuulessa lentävillä sähköpurjealuksilla tulee olemaan.

Vielä 8 kk sitten ei ollut lainkaan selvää että sähköpurje-efektiä voitaisiin ylipäätään järkevästi mitata muualla kuin aurinkotuulessa tai että mittaus voitaisiin tehdä niin äärimmäisen pienellä ja halvalla satelliitilla kuin mitä ESTCube-1 on. (Itse asiassa jo ajatu siitä että vain 1 kg painava satelliitti voi ylipäätään toimia on varsin uusi.)  17.4.2009 julkaistu ESTCube-1 -suunnitelma on useiden viimeaikaisten fysikaalisten ja teknisten oivallusten kombinaatio, jossa palaset loksahtavat lopulta kauniisti paikoilleen. Ei ole mitään syytä miksi satelliitin pitäisi tässä tapauksessa olla suurempi kuin 1 kg.

Pekka Janhunen