NISSE ja Itikka lensivät

Rexus (Rocket-borne EXperiments for University Students) on vuosittain järjestettävä pienillä, alle sadan kilometrin korkeuteen nousevilla luotausraketeilla tehtävä, yliopisto-opiskelijoille tarkoitettu tutkimuskampanja, jonka tarkoituksena on antaa opiskelijaryhmille mahdollisuus toteuttaa käytännössä oikea avaruusprojekti. Opiskelijaryhmät lähettävät ehdotuksensa tieteellisistä tutkimuslaitteista valintaraadille, joka seuloo niistä oikeiden avaruuslaitteiden valintakriteerien mukaisesti mukaan ohjelmaan pääsevät ehdotukset.

Rexus-ohjelma on Ruotsin avaruusyhtiön SSC:n ja Saksan ilmailu- ja avaruushallinnon DLR:n yhteishanke, johon myös Euroopan avaruusjärjestö osallistuu. Kustannuksista vastaavat Ruotsin kansallinen avaruuslautakunta sekä DLR; ESA on osallistunut opiskelijaryhmien laiterakennuksesta ja matkoista aiheutuneisiin kustannuksiin.

Rakettilennot tehdään Ruotsin Lapissa, Kiirunan luona sijaitsevassa Esrangen avaruuskeskuksessa. Esrangessa on laukaistu yläilmakehän ja avaruuden tutkimukseen käytettäviä luotausraketteja jo 1970-luvulta alkaen. Rakettien lisäksi Esrangesta lähetetään matkaan suuria stratosfääri-ilmapalloja, joiden hyötykuormina on jopa henkilöauton kokoisia ja -massaisia tutkimuslaitteita. Ne nousevat noin 35 kilometrin korkeuteen, missä olosuhteet ovat jo lähes kuin avaruudessa.

Tällä kerralla oli vuorossa viides ja kuudes Rexus-lento. Näihin oli valittu mukaan kaikkiaan viisi tutkimuslaitetta. Viidestä maasta kotoisin olevat opiskelijat olivat suunnitelleet, rakentaneet ja testanneet laitteitaan vuoden ajan, kunnes työ tiivistyi nyt maaliskuun alussa instrumenttien raketteihin asentamiseen ja lentovalmisteluihin. Raketit olivat alustavasti valmiita lentoon jo viime maanantaina, maaliskuun 9. päivänä.

Samanaikaisesti rakettien laukaisun aikaan oli käynnissä kahden stratosfääripallon lähetys, mutta niiden matkaan saattaminen oli viivästynyt epäsuotuisan sään vuoksi. Niinpä sään parannuttua lähetettiin pallot matkaan ensin, ja säälle vähemmän herkät raketit saivat odottaa; näin opiskelijaryhmät saivat muutaman ylimääräisen vapaapäivän. ESA:n ja DLR:n henkilökunta piti heille kuitenkin esitelmiä ja ylimääräistä koulutusta, joten luppoaika ei mennyt hukkaan. Silti opiskelijoille jäi myös aikaa hiihtämiseen ja talvisesta maastosta nauttimiseen, mitä etenkin eteläisestä Euroopasta tulleille oli suuri kokemus. Keskiviikon ja torstain välisenä yönä taivasta valaisivat myös komeat revontulet.

NISSE

Kookkain koelaitteista oli norjalais-suomalainen NISSE, joka nousi taivaalle torstaina Rexus 6:n kyydissä. Nimi tulee sanoista "Nordic Ionospheric Sounding Rocket Seeding Experiment" ja laitteen tehtävänä oli suihkuttaa 19 kiloa vettä ionosfääriin noin 95 kilometrin korkeudessa. Vesi muodostaa siellä vesihöyrystä ja jääkiteistä koostuvan pilven, jota oli tarkoitus havaita EISCAT-revontulitutkajärjestelmällä.

EISCAT koostuu kolmesta suuresta lautasantennista, jotka on sijoitettu Tromsøön, Norjaan, Kiirunaan Ruotsissa ja Suomessa Sodankylään. Normaalisti näillä havaitaan revontulia ja ionosfäärin ominaisuuksia, mutta nyt laitteet viritettiin NISSEn vesipilven havaitsemiseen. Tromsøn antenni lähettäisi voimakkaan signaalin raketin radan ylimpään pisteeseen, minne NISSE vapauttaisi veden, ja muut antennit ottaisivat siitä heijastuneen signaalin vastaan.

Kokeita, joissa ionosfääriin on vapautettu ionisoituvaa ainetta, on tehty aikaisemminkin, mutta ei koskaan tällä korkeusalueella. Vidar Hølland, Bergenin yliopiston opiskelija, sai ajatuksen kokeen tekemisestä amerikkalaisten kokeiden innostamana ja pyysi mukaansa Bergenin teknillisen yliopiston opiskelijan Gard Mellemstrandin ja Oulun yliopiston Timo Pitkäsen. Pitkänen on ionosfäärin tutkija ja EISCAT-tutkalaitteiston käyttäjä, joten hänen koltoilleen tuli projektin teoreettinen suunnittelu. Hølland ja Mellemstrand vastasivat puolestaan laitteiston mekaanisesta suunnittelusta ja rakentamisesta. Suomessa Helsingin Yliopistossa opiskellut ja Ilmatieteen laitoksella työssä projektin aloittamisen aikaan ollut sveitsiläinen Gisela Baumann liittyi myöhemmin mukaan joukkoon.

Torstaisen lennon jälkeen näyttää siltä, ettei NISSE toiminut suunnitellulla tavalla; vesi ei tullut ulos laitteistosta. "Rexus-raketti sen sijaan näkyi oikein hyvin EISCATin tutkakuvissa, joten siltä osin kaikki sujui hyvin", sanoi Timo Pitkänen ja jatkoi: "Tällaista on tämä rakettitiede, aina välillä tulee epäonnistumisia. Mutta niistäkin voi aina oppia jotain uutta. Vaikka kävikin näin, on tämä ollut hyvin kiinnostava projekti, enkä kadu lainkaan osallistumistani."

Vaikka epäonnistuminen on harmillista, on syyn selvittäminen sinänsä kiinnostava salapoliisitehtävä. Tätä tehdään nyt parhaillaan, mutta Høllandilla oli jo mielessään useita mahdollisia syitä: "On mahdollista, että lämpösuoja olisi siirtynyt ja tukkinut suihkutusaukot. Tai että vesikanavat avaava sytytin ei ole toiminut tai sitä ohjaava rele olisi toiminut huonosti. Mahdollisuuksia on monia."

Samalla lennolla mukana ollut AGADE näyttää toimineen hyvin, vaikka rakettiin asentamisen aikaan sillä oli suuria ongelmia. Vähän aikaa näytti jopa siltä, ettei sitä saataisi kuntoon lentoon mennessä, mutta pikainen ohjelmistopäivitys pelasti tilanteen. AGADE mittasi Maan magneettikenttää ja sen avulla koitetaan kehittää tapa mitata raketin asentoa ja rataa magneettikentän suunnan avulla. Laite tuotti tietoa, mutta sen laadusta ei vielä ole tietoa.

Itikka ja ensimmäiset suomalaiskuvat (lähes) avaruudesta

Toinen pohjoismainen laite oli Tampereelta kotoisin oleva Itikka. Laitteen päätehtävänä oli mitata erittäin tarkasti raketin kiihtyvyyksiä ja pyörimistä, mutta sen mukana oli myös kamera, joka kuvasi raketin ulkopuolella olevaa maisemaa hieman alaviistoon käännetyn linssinsä avulla.

Itikka toimi Rexus 5:n lennon ajan erinomaisesti, tuotti hyvää mittaustietoa ja otti lisäksi koko joukon hyviä kuvia. Näin ollen kuvat ovat ensimmäiset suomalaistekoisen laitteen näin korkealta Maan pinnan yläpuolelta ottamat kuvat. Kuvilla ei ole olennaista tieteellistä merkitystä, mutta ne näyttävät hienosti miltä maisema näyttää Lapin yläpuolella lähes sadan kilometrin korkeudessa. Maapallon pinnan kaartuminen, avaruuden mustuus sekä ilmakehän ohut, ylöspäin oheneva ja hauras kehä ovat selvästi nähtävissä Itikan ottamissa kuvissa.

Laitteen tekijät ovat Tampereen teknillisen yliopiston opiskelijoita ja jatko-opiskelijoita, jotka kuuluvat yliopiston avaruustekniseen seuraan Castoriin. Castor on aikaisemmin viime vuonna lennättänyt Supikoira 1 -nimistä harrastajarakettia, joka teki tällaisten rakettien Suomen korkeusennätyksen: lähes kaksi kilometriä.

Itikan juuret ovatkin Supikoira-raketissa, etenkin sen inertiaalimittausyksikössä. Kyseinen raketin ohjauslaitteiston osa on tärkeä ohjaamisen ja lennonhallinnan vuoksi, sillä sen avulla havaitaan missä asennossa raketti on ja mikä on sen kiihtyvyys sekä kulmakiihtyvyys eri suunnissa. Itikka on edelleen kehitetty ja perusratkaisultaan olennaisesti yksinkertaistettu sekä parannettu versio Supikoiran inertiaalimittausyksiköstä. Tarkoituksena oli varmistaa laitteiston toimiminen ja käyttää vastaavaa myöhemmin mahdollisen Supikoira 2 -raketin ohjauksessa.

Itikka tuotti lennon aikana Rexus-raketin omaa, varsinaista raketin ohjauslaitteistoa tarkempaa ja parempaa mittaustietoa. Rexus 5 nousi 88 kilometrin korkeuteen ja tamperelaiset olivat lennon jälkeen huojentuneita ja iloisia. "Alussa oli 15 sekunnin pelottava tauko, minkä jälkeen oloni muuttui rauhalliseksi, kun telemetriadata alkoi taas virrata”, projektipäällikkönä toiminut Petri Rokka kertoi. Raketti laskeutui 13 minuutin lennon jälkeen laskuvarjon varassa noin 70 kilometrin etäisyydelle laukaisupaikastaan ja sen nokkakartion sisällä olleet koelaitteet haettiin helikopterilla tutkittaviksi. Itikka-laitteisto toimi suunnitellusti koko lennon ajan ja tallensi kuvia sekä tietoa lentoradasta.

Itikka-ryhmään kuuluvat Castorin jäsenet Petri Rokan lisäksi Eero Alkkiomäki, Matti Hautala, Mikko Hirvonen, Tero Huttunen, Ossi Mäkinen, Ilpo Suominen ja Anssi Toivonen. Heidän mukanaan Kiirunassa olivat Mikko Suominen ja Tommi Berg, jotka olivat vastuussa Supikoira 1 -raketista ja ehdottivat Itikan tekemistä ja tarjoamista mukaan Rexus-kampanjaan.

Samalla lennolla Itikan kanssa oli kaksi muuta mittalaitetta. Saksalainen CarPa havaitsi ilmakehään iskeytyneistä meteoroideista tulleita pieniä, nanometrin kokoluokkaa olevia hiukkasia, joita on yläilmakehässä. Vip-Bip oli puolestaan Barcelonassa sijaitsevan Universitat Politecnica de Catalunyan opiskelijoiden tekemä laite, joka tutki nesteen ja kaasun yhteistoimintaa sekä niiden välistä rajapintaa lennon aikana olleessa mikropainovoimassa.

Rexus/Bexus on mahdollisuus

Samanaikaisesti Rexus-kampanjan aikana Esrangesta lähetettiin matkaan kaksi suurta stratosfääri-ilmapalloa. Viime vuoden puolella vastaavanlaisten pallojen avulla lähetettiin ilmakehän yläosiin noin 35 kilometrin korkeuteen myös opiskelijoiden tekemiä mittalaitteita samaan tapaan kuin nyt lähetettiin Rexus-raketeilla. Kyseessä oli osa samaa hanketta: siinä missä REXUS-lyhenteessä R tarkoittaa rakettia, tulee BEXUS-lyhenteessä B-kirjain sanasta "balloon", ilmapallo.

Bexus-projektiin viime vuonna osallistunut Olga Suminska oli nyt lähettämässä matkaan kaasuanalysaattoria tutkijaryhmän varsinaisena jäsenenä. "Innostuin tavattomasti Bexus-lennosta, ja tajusin silloin, että haluan tehdä tätä", kertoi Rostockin yliopistossa jatko-opiskeleva Suminska lähes 500 kiloa painaneen ilmapallon kyytiin laitetun mittalaitehyötykuorman vieressä. "On hurjaa ajatella, että tämä nousee lähes avaruuden rajoille, missä Auringon säteily kuumottaa kuin avaruudessa, missä taivas on musta, mutta silti on sen verran ilmakehää jäljellä, että pallo voi lentää. Lisäksi se on tutkimuksemme kannalta erittäin kiinnostavaa aluetta ilmakehästä, meille kaikille ihmisille erittäin tärkeä alue planeettamme ympärillä."

Tieteellisen puolen lisäksi Suminskaa kiehtoo pallolennoissa niiden tunnelma. "Viritämme ja valmistelemme laitteitamme viimeisen saakka ennen lähtöä, ja juuri tämä tekee tästä niin jännittävää. Itse lento on luonnollisesti kiinnostava, mutta minulle nämä päivät ja etenkin viimeiset hetket ennen pallon lähettämistä ovat innostavia."