KvarkenSat-satelliitti kartoittamaan merenkurkun aluetta

Reilun vuoden päästä avaruuteen lähetettävä KvarkenSat on Suomen pohjalaismaakuntien ja Ruotsin Västerbottenin piensatelliitti, jonka alueen korkeakoulut ja tutkimuslaitokset ovat suunnitelleet merenkurkun alueen kehittämiseksi. KvarkenSat-satelliitin omistaja on Vaasan yliopisto, ja sitä ohjataan yliopiston Palosaaren kampukselle rakennetulta maa-asemalta.

Uuden KvarkenSat-satelliitin suunnitelmat ovat jo läpäisseet kansainvälisistä asiantuntijoista koostuneen raadin alustavan katselmuksen, joten satelliitin rakentaminen ja testaus ovat valmiita alkamaan. Hanketta esiteltiin tänään Vaasan yliopistolla ja Aalto-yliopistolla ja virtuaalisesti Espoossa sekä Ruotsin Uumajassa  ja Kiirunassa.

KvarkenSat-kehittäjät 1.12.2021. Kuvaaja Sami Pulkkinen/Vaasan yliopisto.

Tapahtuman aikana esiteltiin satelliitin tehtävien lisäksi Vaasassa sijaitsevan satelliittidatan vastaanottoaseman toimintaa sekä siitä, kuinka satelliitin välittämää dataa voi tarkastella julkisen portaalin kautta. Koko hankkeen toteuttajia ovat kymmenen korkeakoulua ja tutkimuslaitosta molemmin puolin Merenkurkkua.

Hankkeen toimijat ovat mukana kehittämässä avaruusdatan ja -talouden ympärillä toimivaa ekosysteemiä Merenkurkun alueelle sekä Merenkurkun avaruuskeskusta eli Kvarken Space Centeriä.

”Hanke tuo avaruusdataa alueen asukkaiden, yritysten, koulujen ja muiden toimijoiden ulottuville sekä tutustuttaa heidät uuden avaruustalouden tuomiin mahdollisuuksiin, toteaa hankkeen vastuullinen johtaja”, professori Heidi Kuusniemi Vaasan yliopistosta (kuvassa keskellä).

Vaasan yliopistokampukselle on rakennettu vastaanottoasema, joka vastaanottaa satelliittien välittämää dataa sekä aikanaan ohjaa alueen omaa piensatelliittia. Vastaanottoasema tulee osaksi tutkimuskeskus Technobothniaan rakennettavaa Vaasan yliopiston ahvaruuslaboratoriota. KvarkenSat-piensatelliitin suunnittelun ja tulevan rakentamisen mahdollistavat rahoittajina EU Interreg Botnia-Atlantica, Pohjanmaan liitto ja Region Västerbotten.

Uuden piensatelliitin suunnittelusta ovat vastanneet Luulajan teknillinen yliopisto, Aalto-yliopisto, Vaasan yliopisto, Novia ammattikorkeakoulu, Ruotsin avaruusfysiikan instituutti ja Ruotsin maatalousyliopisto. Satelliitin suunnitelmat läpäisivät tänä vuonna alustavan katselmuksen, jonka suoritti kansainvälisistä asiantuntijoista koottu raati.

KvarkenSat-rakennemalli. Kuvaaja Sami Pulkkinen/Vaasan yliopisto

KvarkenSat on erittäin pienikokoinen LEO-satelliitti, joka tulee kiertämään maata vain muutaman sadan kilometrin korkeudessa. Nimitys tulee sanoista Low Earth Orbit eli matala maan kiertorata. Matalalla kiertoradalla nopeasti liikkuva satelliitti kiertää maapallon jopa 1,5 tunnissa.

Parikiloinen KvarkenSat on 20 senttimetriä korkea ja joka sivultaan 10 senttimetriä leveä. Normaalin satelliitin tapaan satelliitti sisältää esimerkiksi antenneja, tietokoneen ja sähköjärjestelmän aurinkokennoineen ja akkuineen sekä lisäksi erilaista dataa kerääviä laitteita, eli niin kutsuttua hyötykuormaa.

Satelliitissa on  myös teknologiademonstraationa suomalaisen Aurora Propulsion Technologyn kehittämä kuuden ohjausmoottorin yksikkö, jota käytetään satelliitin asennon säätämiseen ja pyörimisen estämiseen. Ensimmäistä kertaa satelliittiin rakennettavalla ARM-A-pohjaisela moduulilla testataan, kuinka hyvin se pystyy pitämään satelliitin vakaana.

Moduulin moottoreiden toiminta perustuu veden höyrystämiseen ja vesihöyryn päästämiseen nopeasti ulos suuttimista niin, että satelliitti liikkuu sen avulla haluttuun suuntaan. Moduulin testaus auttaa yhtiötä kehittämään kestäviä ratkaisuja satelliittien radalta poistamiseksi ja näin vähentämään avaruusromua.Satelliitin muu hyötykuorma välittää vastaanottoasemalle erilaisia havaintoja pääosin maapallon pinnalta. VTT:n kehittämä erittäin pienikokoinen hyperspektrikamera pystyy ottamaan eri aallonpituuksilla kuvia Merenkurkun alueesta ja muista kiinnostavista kohteista.

Kuvien avulla voidaan seurata, analysoida ja mallintaa maan, meren ja kasvillisuuden ominaisuuksia sekä havainnoida päästöjä ja epäpuhtauksia. Lisäksi alusten liikkumista Pohjanlahdella ja muilla merialueilla voidaan seurata hyötykuormaan sisältyvän Aalto-yliopistossa rakennetun AIS-vastaanottimen avulla,, joka vastaanottaa signaaleja laivojen automaattisesta tunnistusjärjestelmästä ja lisää laivojen turvallisuutta. AIS-järjestelmän avulla saadaan esimerkiksi alusten tunnistetiedot sekä niiden sijainti, suunta ja nopeus.

Satelliitissa on myös paikantava GNSS-vastaanotin, jota ei ole aiemmin käytetty piensatelliiteissa. Sen ansiosta KvarkenSat pystyy tarkkuuspaikannukseen ottamalla vastaan satelliittipaikannusjärjestelmien (Global Navigation Satellite Systems) välittämää dataa kolmella taajuudella ja käyttämään dataa sijaintinsa määritykseen.  Kiinnostavaa on myös eurooppalaisen Galileo-satelliittipaikannusjärjestelmän käyttäminen  KvarkenSatin tarkkojen ratatietojen. Kolmitaajuusmittauksia voidaan myös käyttää muun muassa ilmakehätutkimukseen.

Ensi vuonna päättyvän KvarkenSpaceEco-hankkeen toteuttajat, jotka rahoittavat hanketta omarahoitusosuudellaan, ovat Vaasan yliopisto, Yrkeshögskolan Novia, VAMK/Muotoilukeskus MUOVA, Hanken Svenska Handelshögskolan, Åbo Akademi, Aalto-yliopisto, Luleå tekniska universitet, Umeå universitet, Sveriges lantbruksuniveritet ja Institutet för rymdfysik.

Lisää: KvarkenSpaceCenter (LINKKI), Eco-hankeen twitter-tili (LINKKI), esittelyvideo (LINKKI, Youtube), satelliitin tekniikan ja hyötykuorman esityskalvot, 1.12.2021 (LINKKI, pdf) ja Uusiteknologia.fi:n aiempi juttu Kvarkensat-projektista 30.5.2019 (LINKKI).

Kuvituskuva: KvarkenSat