Foresail-1, kestävän avaruustieteen ja -tekniikan huippuyksikön ensimmäinen satelliitti, on nyt valmiina kohti avaruutta.

Suomen avaruustieteen ja -teknologian kärkiosaajista koostuva huippuyksikkö tutkii avaruuden olosuhteita ja kehittää tutkimuksen perusteella satelliitteja, jotka kestävät aiempaa kauemmin avaruuden vaikeissa olosuhteissa. Helsingin yliopiston vetämässä huippuyksikössä ovat mukana Aalto-yliopisto, Turun yliopisto ja Ilmatieteen laitos.

- Olemme luoneet Suomen Akatemian pitkäjänteisen rahoituksen avulla Suomeen ensimmäisen tieteellisen avaruusohjelman, jonka päämääränä on kehittää kestävämpää avaruustutkimusta, huippuyksikön johtaja, professori Minna Palmroth kertoo.

Foresail-1:n toimittaa perille rakettiin saksalainen laukaisuvälittäjä EXOLaunch. Satelliitti laukaistaan kesällä SpaceX-yhtiön Falcon 9-raketilla Cape Canaveralin avaruuskeskuksesta USA:n Floridasta.

Foresail-1-satelliitin järjestelmät ja tieteelliset instrumentit on kehitetty ja rakennettu Suomessa. Ilmatieteen laitoksen ja Turun yliopiston tiimit vastaavat tieteellisistä instrumenteista ja niiden mittauksista.

Satelliitin mission suunnittelusta ja satelliitin rakentamisesta on vastannut Aalto-yliopiston tiimi. Tiimi on kehittänyt satelliittilaboratoriossaan mm. täysin uuden, avoimen satelliittialustan. Satelliittialustaa eli kaikkia satelliitin toimintoja kuten asentojärjestelmää, radiota, keskustietokonetta, runkoa, antenneja, asentosensoreita, akkuja ja aurinkopaneeleja voidaan käyttää myöhemmin monipuolisesti myös muissa Suomen satelliittimissioissa. Satelliitin suunnitelmat avataan avoimen lähdekoodin projektiksi.

Aalto-yliopiston Jaan Praks kertoo, että satelliitin suunnittelussa kiinnitettiin erityistä huomiota satelliitin luotettavuuteen ja pitkäikäisyyteen suojaamalla satelliitin elektroniikka avaruussäteilyltä paremmin kuin aikaisemmissa piensatelliiteissa.

- Satelliitista on rakennettu projektin aikana useita kehitysversioita ja järjestelmien toimivuus on varmistettu kymmenissä testeissä, esimerkiksi korkeassa tärinässä, tyhjiössä sekä matalissa lämpötiloissa. Satelliitin lopullinen lentomalli integroidaan pian laukaisualustan lähtölaatikkoon, joka kiinnitetään lopuksi laukaisupaikalla Cape Canaveralissa Falcon 9-rakettiin, toteaa Jaan Praks.

Satelliitin ohjaamisesta ja operoinnista vastaa Otaniemen maa-asema, joka seuraa tällä hetkellä Aalto-1- sekä Suomi100-satelliittien matkaa avaruudessa. Maa-aseman toiminta perustuu Aalto-yliopistossa kehitettyihin ratkaisuihin ja ohjelmistoihin.

Maitopurkin kokoinen satelliitti kantaa mukanaan kahta huippuyksikön kehittämää, ainutlaatuista tieteellistä instrumenttia: lähiavaruuden säteily-ympäristöä tutkivaa PATE-hiukkasteleskooppia sekä satelliitin radalta poistavaa plasmajarrua.

Plasmajarrua on testattu jo vuonna 2017 laukaistussa Aalto-1-opiskelijasatelliitissa, ja nyt sen toimintaa on kehitetty entistä varmemmaksi. Plasmajarrun tavoitteena on vähentää merkittävästi kiertoradoille kertyvää avaruusromua nopeuttamalla käytöstä poistetun satelliitin ohjaamista ilmakehään, jossa se palaa poroksi. Normaalisti satelliiteilta kuluu vuosia painua ilmakehään, mutta plasmajarrun ansiosta matka voi nopeutua jopa kahteen kuukauteen.

- Plasmajarru toimii teoriassa ja testeissämme, mutta emme ole vielä täysin päässeet mittaamaan plasmajarruvoimaa avaruudessa, Ilmatieteen laitoksen tutkimuspäällikkö Pekka Janhunen sanoo.

Turun yliopistossa kehitetyn PATE-hiukkasteleskoopin tavoitteena on auttaa tutkijoita ymmärtämään entistä paremmin avaruuden säteily-ympäristöä ja näin pidentää satelliittien käyttöikää avaruudessa.

- PATE-instrumentin tarkempien mittausten avulla tiedämme, miten elektronit poistuvat säteilyvyöhykkeistä ilmakehään. Tiedon avulla voimme kehittää satelliitteja, jotka kestävät avaruuden säteilyä entistä paremmin ja toimivat avaruudessa pidempään, Turun ylopiston professori Rami Vainio toteaa.