Suomalaiset mukana suurella osuudella kuuluotaimessa

SMART-1 artist's impression
Kuuluotain SMART-1 aloittaa matkansa helmikuussa 2003.
3 Kesäkuu 2002

SMART-1 on Euroopan avaruusjärjestön ensimmäinen Kuuhun lähetettävä avaruusluotain, jonka pääasiallinen tehtävä Kuun tutkimisen lisäksi on uudenlaisten teknologisten ratkaisuiden testaaminen ja Auringon koronan havaitseminen. Suomalaiset tutkimusryhmät toimittavat luotaimeen kaksi instrumenttia ja osallistuvat tieteelliseen tutkimusohjelmaan jopa siinä määrin, että lennosta on tulossa hyvin suomalaisvärittynyt. Mittalaitteet ovat nyt valmistuneet ja ne toimitetaan ESAlle näinä päivinä.

Vaikka Kuu on Maan läheisin taivaankappale avaruudessa ja miehitetyistä kuulennoista on kulunut jo kolme vuosikymmentä, eivät kuulennot ole toistaiseksi tavallisia. Apollojen jälkeen vain muutamat luotaimet ovat käyneet tutkimassa Kuuta lähietäisyydeltä, joten kiertolaisemme on edelleen monessa mielessä tuntematon taivaankappale.

Euroopan avaruusjärjestö ESA on päättänyt lähettää vuoden 2003 alussa matkaan SMART-1 -kuuluotaimen. Laite on ensimmäinen eurooppalainen kuuluotain, jonka tarkoituksena on Kuun tutkimisen lisäksi testata monia uudenlaisia teknisiä ratkaisuita: sen havaintolaitteet ovat pienikokoisia ja edistyksellisiä, sen tietokoneet kykenevät ohjaamaan alusta lähes ilman maa-aseman huolenpitoa ja sen päämoottorina on tieteiselokuvista tuttu ionimoottori.

Suomalaiset ovat voimakkaasti mukana aluksen instrumenttien tekemisessä. SMART-1:een tulee kaksi suomalaista mittalaitetta, Helsingin yliopiston Observatorion suurenergia-astrofysiikan tutkimusryhmän suunnittelema ja Suomessa rakennettu röntgenspektrometri XSM, sekä Ilmatieteen laitoksen valmistama luotaimen ionimoottorin päästöjä mittaava SPEDE. Lisäksi Observatoriolla on suuri osuus luotaimen AMIE-mikrokameran tieteellisessä ohjelmassa.

XSM
Vain 200-grammainen XSM on ennätyksellisen pienikokoinen ja tarkka röntgensäteilyn aallonpituudella toimiva instrumentti.

Pienet suomalaiset tutkimuslaitteet

XSM (X-ray Solar Monitor) ja sen brittiläinen oheislaite D-CIXS tulevat tutkimaan mm. Kuun pintaa, jonka SMART-1 tulee kartoittamaan paitsi näkyvän valon, niin myös röntgensäteilyn alueella. Laitteen on valmistanut suomalainen Metorex International Oy ja sen tekemiseen on osallistunut myös brittiläinen Rutherford Appleton Laboratory. Saatava tieto on ainutlaatuista ja saattaa auttaa tutkijoita mm. löytämään vettä ja muita tärkeitä aineita Kuun pinnan alta. Ne puolestaan auttavat aikanaan ihmistä asettumaan paremmin asumaan Kuuhun. XSM mittaa Auringon lähettämää röntgensäteilyä, joka on lähteenä Kuun pinnalta tulevalle röntgensäteilylle. Siten se tuottaa myös Auringon tutkimukselle merkittävää mittausaineistoa.

Luotaimen ionimoottori vaikuttaa lähiympäristön sähköisiin ominaisuuksiin, joten häiriöiden tutkiminen on tärkeää varsinaisista kohteista tehtävien luotettavien mittaustulosten saamiseksi. SPEDE (Spacecraft Potential, Electron and Dust Experiment) mittaa siksi aluksen ympäristön sähkömagneettisia ominaisuuksia ja ionimoottorin toimintaa, mutta tekee myös varsinaisia tieteellisiä havaintoja tutkimalla plasman tiheyttä ja pölyvirtausta Maan ja Kuun ympäristössä. Lisäksi laitteen avulla saadaan kiinnostavaa tietoa elektronivirtauksen epävakaisuudesta aurinkotuulessa. SPEDE on Ilmatieteen laitoksen suunnittelema ja yhteistyössä suomalaisen teollisuuden kanssa valmistama.

AMIE (Asteroid-Moon Micro-Imager Experiment) on puolestaan eräs edistyksellisimmistä värikameroista koko maailmassa. Varsinainen kamera, sen optiikka, elektroniikka sekä liitososat luotaimeen painavat yhteensä vain 450 grammaa. Kooltaan tämä Kuun pintaa tutkiva laite on vain tulitikkuaskin luokkaa. Helsigin yliopiston Observatorio tutkii AMIEn avulla Kuun pinnan valonsirontaominaisuuksia, joka auttaa osaltaan ymmärtämään paremmin aurinkokunnan pienkappaleiden ominaisuuksia.

De ESA-sonde SMART-1
Luotaimen erikoisuus on ionimoottori, jonka voimin se lentää Kuuhun.

Pieni kuuluotain SMART-1

350-kiloinen SMART-1 laukaistaan Ariane 5 -kantoraketilla vuoden 2003 alussa ja se tulee kiertämään Kuuta ainakin puolen vuoden ajan. Luotaimen tärkein tehtävä on testata uudenlaisia teknologioita, joita voidaan käyttää myöhemmin suuremmissa ja kalliimmissa hankkeissa - kuten esimerkiksi Merkuriusta aikanaan tutkivassa Bepi-Colombo -luotaimessa.

SMART-1:n olennaisin uutuus on vähän polttoainetta kuluttava ionimoottori. Sen työntövoima vastaa reipasta ihmisen puhallusta, mutta kun moottori toimii pitkän aikaa, riittää se hyvin liikuttamaan luotainta. Moottori tarjoaa paljon mahdollisuuksia tulevaisuuden planeettalennoille ja on siten hyvin mielenkiintoinen.

Luotaimen tieteelliset tutkimuslaitteet painavat vain 15 kiloa, mutta niiden avulla kyetään tekemään useita erilaisia havaintoja niin Kuusta, Maan lähiavaruudesta kuin myös luotaimen itsensä toiminnasta. Jokainen laitteista on pienikokoinen, mutta samalla hyvin innovatiivinen ja teknisesti editynyt mittalaite: instrumentteihin kuuluvat suomalaislaitteiden lisäksi lähi-infrapuna-alueella toimiva spektrometri sekä viestintäteknisiä koelaitteita – alukseen voidaan olla yhteydessä myös laserlinkin välityksellä, mikä on toistaiseksi hyvin harvinaista.

SPEDE
SPEDE tutkii Kuun sijaan itse avaruusaluksen ympäristön sähkömagneettista olemusta.

Suurta suomalaista avaruusosaamista SMART-1 -projektiin mukaan pääsy on XSM:n osalla tunnustus suomalaisen korkeaenergia-astrofysiikan ja AMIE:n kohdalla valon sirontatutkimuksen korkeasta tasosta. Molemmissa tapauksissa kyse on myös havaintolaitteiden vaatiman tekniikan huipputietämyksestä.

Professori Osmi Vilhun johdolla työskentelevä Helsingin yliopiston observatorion suurenergia-astrofysiikan tutkimusryhmä tutkii Kuun ja Auringon röntgensäteilyn lisäksi maailmankaikkeuden kaikkein rajuimpien ilmiöiden lähettämää röntgen- ja gammasäteilyä. Ryhmä on kehittänyt havaintolaitetekniikkaa yhdessä Metorexin kanssa ja noussut erääksi alan johtavaksi tekijäksi maailmassa.

Dosentti Karri Muinosen johdolla työskentelevä Helsingin yliopiston Observatorion Stellar-Planetary Astronomy -ryhmä tutkii Kuun lisäksi aurinkokunnan pienkappaleita aina Maan lähiavaruuden asteroideista Neptunuksen takaisiin kohteisiin sekä muiden tähtien planeettakuntia. Ryhmän tietotaitoa kuvaa sen vankka vastuullinen asema ESA:n GAIA-hankkeen asteroidi- ja eksoplaneettatutkimuksessa sekä Muinosen kutsuminen koordinaattoriksi INTAS:in rahoittamaan laajaan kansainväliseen SMART-1/AMIE -tutkimusverkkoon.

Ilmatieteen laitoksen geofysiikan osasto on maamme johtavia avaruusinstrumenttien suunnittelijoita ja on vastannut useiden erilaisten instrumenttien tekemisestä kansainvälisiin avaruusprojekteihin. Planeettatutkimuksen lisäksi laitoksen tutkijat ovat keskittyneet voimakkaasti avaruussään ja Maan lähiavaruuden sähköisten ominaisuuksien tutkimukseen, minkä tietämyksen perusteella SPEDE on syntynyt. Laite on modernisoitu versio vastaavanlaisesta instrumentista, joka laukaistaan Rosetta –luotaimen mukana komeetan pinnalle tämän vuoden lopussa.

Tieteellisen tutkimuksen ohella instrumenttien suunnittelu ja rakentaminen tarjoavat työtä suomalaiselle avaruusalan teollisuudelle. Suurimman työn on tehnyt XSM-instrumentin valmistanut Metorex, jonka projektissa kehittämää teknologiaa voidaan soveltaa mm. kannettavissa alkuaineanalysaattoreissa ja lääketieteellisessä tutkimuksessa.

Lisätietoja:

Dosentti Juhani Huovelin, Helsingin Yliopiston Observatorio
puh. 09 - 191 22948, juhani.huovelin@astro.helsinki.fi

Tutkimuspäällikkö Walter Schmidt, Ilmatieteen laitos
puh. 09 - 1929 4658, walter.schmidt@fmi.fi

Projektipäällikkö Hans Andersson, Metorex International Oy
puh. 09 - 329 411, hans.andersson@metorex.fi

Teknologia-asiantuntija Heikki Hannula, Tekes
puh. 010 521 5857, heikki.hannula@tekes.fi

Copyright 2000 - 2014 © European Space Agency. All rights reserved.