SMOS valmiina toimintaan
Aikaisin maanantaina aamulla tapahtuneen laukaisunsa jälkeen ESAn SMOS-satelliitti on avannut kolme antennipuomiaan ja on täydessä kunnossa odottamassa tositoimia. Satelliitissa on runsaasti suomalaistakin osaamista, joten myös Suomessa voidaan nyt huokaista helpotuksesta – ja kerätä voimia tulevaan työhön.
Lennon alkuvaiheiden ja ensimmäisten Maan ympäri tehtyjen kierrosten aikana SMOSin antenni pysyi suljettuna turvallisesti, jotta satelliitin elintärkeät toiminnat pystyttiin ensin käynnistämään ja vakuuttumaan siitä, että tämä tuorein eurooppalainen ympäristösatelliitti oli kunnossa. Tiistaina kolme antennipuomia vapautettiin pidikkeistään ja ne avautuivat muodostamaan kolmesakaraisen, kahdeksan metriä halkaisijaltaan olevan tähden taivaalle.
Satelliitin lennonvalvonnasta vastaa Ranskan kansallisen avaruustutkimuskeskuksen CNESin Toulousessa sijaitseva lennonjohto, jonka tärkeimpänä tehtävänä nyt on käydä kaikki satelliitin alijärjestelmätkin läpi ja varmistaa sen toimiminen. Seuraavaksi SMOSin mittalaitetta tullaan säätämään kuuden kuukauden ajan kestävän kampanjan avulla toimimaan mahdollisimman tarkasti.
Pieni, mutta suuri satelliitti
SMOSin havaintoja tekevänä mittalaitteena on instrumentti nimeltä MIRAS (Microwave Imaging Radiometer with Aperture Synthesis), eli 'apertuurisynteesiä hyväksikäyttävä kuvantava mikroaaltoradiometri'. Käytännössä tämä tarkoittaa sitä, että instrumentti on ikään kuin suurempi kuin se on on fyysiseltä kooltaan: kolmessa antennipuomissa olevien 69 pienen radiovastaanottimen signaalit yhdistetään ja niitä käsitellään siten, että tulos vastaa kooltaan huomattavasti suurempaa - ja siten herkempää - laitetta.
Periaatteeltaan MIRAS toimii vähän samaan tapaan kuin kuuluisa tähtitieteellinen havaintolaite VLA, Very Large Array, joka sijaitsee New Mexicossa, Yhdysvalloissa. Tässä radioteleskoopissa on 27 suurta paraboloidiantennia, jotka on sijoitettu Y-kirjaimen muotoisille raiteille, joita pitkin antenneja liikuttamalla saadaan aikaan jopa 35 kilometriä halkaisijaltaan oleva antennikokonaisuus. Koska radiosignaalit ovat aaltoja, voidaan antennien havaitsemat signaalit yhdistää ja laskea signaaleista yksi summasignaali, kun jokaisen yksittäisen antennin hieman eri tavalla havaitsema aaltosignaali tiedetään. Näin VLA, ja samaa periaatetta toisella taajuusalueella ja pienemmässä mittakaavassa käyttävä MIRAS, toimivat kuin olisivat kooltaan paljon kookkaampia.
Signaalit vastaanottimista keskustietokoneeseen johdetaan suomalaistekoisin lasertietoväylin. Ne ovat perinteisiä johtimia nopeampia, kevyempiä ja lähes immuuneja ulkoisille sähkömagneettisia häiriöille. Kyseessä on ensimmäinen kerta, kun lasertiedonsiirtoa käytetään eurooppalaisen tiedesatelliitin sisäisessä tietoverkossa.
Suomalaista tekniikkaa ja osaamista
MIRASin käyttämä radiotaajuus on noin 1,4 GHz, mikä on osoittautunut parhaaksi taajuudeksi maanpinnan vesipitoisuuden ja merien pintavesien suolapitoisuuden mittaamiseen. Sääilmiöt, ilmakehässä olevat muut häiriöt tai kasvillisuus eivät haittaa juuri lainkaan havaintoja.
Itse asiassa suomalaisilla on ollut myös suuri osuus tämän taajuusalueen käyttökelpoisuuden keksimisessä. Teknillisen korkeakoulun avaruustekniikan laboratorio (joka yhdistettiin juuri kahden muun TKK:n laboratorion kanssa yhdeksi Radiotieteen- ja tekniikan laitokseksi) on testannut laboratoriokokein ja tutkimuslentokoneellaan HUT-2D -nimisen laitteen avulla jo pitkään 1,4 GHz:n alueen ominaisuuksia ja käyttökelpoisuutta kaukokartoituksessa. TKK:n laatikkomainen Skyvan-lentokone on pörrännyt eri puolella Suomea ja lähimaitakin interferometrin antennit koneen avoimesta takaluukusta alaviistoon osoittaen.
SMOSin havaintolaitteen pääinsinööri, ESAssa työskentelevä Manuel Martin-Neira, ylistää Suomen osuutta satelliitin tekemisessä. Erityisesti hän mainitsee merkkipaaluna HUT-2D:n ottaman ensimmäisen kuvan. Maan pinnalla sijaitsevan kohteen sijaan se oli taivaalla Joutsenen tähtikuviossa sijaitseva Deneb-tähti. Linnunrata kulkee kyseisen alueen läpi ja hohtaa normaalia enemmän säteilyä tällä 1,4 GHz:n taajuusalueella. Linnunrataa käytettiin siksi testikohteena ja tekniikkaa kehitettiin siten, että Linnunrata pyrittiin saamaan näkymään kuvissa mahdollisimman tarkkana.
"TKK:n tutkimuslentokoneella tehdyt mittaukset olivat tärkeä osoitus siitä, että tekniikka toimii myös SMOSin mittauksissa", toteaa Martin-Neira. Skyvan-lentokoneella onkin olennainen rooli nyt myös SMOSin havaintojen tarkistamisessa ja säätämisessä sellaisiksi, että ne vastaavat täsmälleen todellisia havaintoarvoja. TKK:n kone lentää tulevina kuukausina laajan kierroksen läntisessä Euroopassa havaintoja tehden, ja näitä havaintoja verrataan SMOSin kiertoradalta tekemiin havaintoihin. Suomalaiskoneen lisäksi mittauksia tehdään muualla maailmassa toisin tutkimuslentokonein, sekä luonnollisesti runsaasti myös maastossa ja merillä.
HUT-2D-projekti ja osallistuminen SMOS-hankkeeseen toivat osaltaan TKK:n avaruustekniikan tutkijoille hyvät arvostelut taannoisessa kansainvälisessä tutkimuksen laadun arvioinnissa.
TKK:n työn lisäksi lokakuun lopussa Suomessa vieraillut Martin-Neira kiittää myös suomalaista teollisuutta merkittävästä osasta satelliitin tekemisessä. DA-Design Oy (silloin vielä Ylinen Oy) ja Insinööritoimisto Toikka Oy ovat tehneet yhteistyössä TKK:n kanssa havaintolaitteen ensimmäisen version kohinainjektioradiometrin ja osallistuivat mm. testauslaitteiston tekemiseen; TKK vastasi laitteistojen teoreettisesta taustatyöstä sekä projektin johtamisesta, Ylinen rakensi laitteistot ja Toikan vastuulla oli mm. radiometrin yksityiskohtainen suunnittelu. Tamperelainen Modulight Inc. on puolestaan valmistanut satelliitin optisen tiedonsiirtojärjestelmän laserdiodit.
