Täällä rakennetaan ensimmäistä suomalaissatelliittia

Aalto-yliopistossa kehitetty opiskelijasatelliitti laukaistaan avaruuteen ensi vuoden jälkimmäisellä puoliskolla. Satelliitin kehitystyössä mukana ollut Johnny Finnholm kertoo, millä mallilla satelliitin rakentaminen on ja millaisia uusia hankkeita se on poikinut.

Kotimaa
Johnny Finnholm.
Johnny Finnholm on ollut vastuussa Aalto-1-satelliitin aurinkopaneelien kehittämisestä.Mikko Naalisvaara / Yle

Puhallin huutaa kovaäänisesti tyhjässä, hyvin valaistussa huoneessa. Ollaan Espoon Otaniemessä, Aalto-yliopiston radiotieteen ja tekniikan laitoksen 2. kerroksessa.

Täällä rakennetaan ensimmäistä suomalaista satelliittia, Aalto-1:tä. Kyseessä on Aalto-yliopiston opiskelijoiden projektina alkunsa saanut hanke, jossa on mukana myös paljon ulkopuolisia yhteistyökumppaneita, esimerkiksi Ilmatieteen laitos ja VTT.

Satelliitin valmistusta on lupautunut esittelemään Johnny Finnholm, joka on tehnyt jo muutaman vuoden ajan työtä Aalto-1:n kimpussa.

Työtila on erotettu muusta huoneesta läpinäkyvällä muoviverholla. Sen takana pidetään jatkuvaa ylipainetta, jotta pikkuruiset pölyhiukkaset eivät pääsisi häiritsemään herkkien laitteiden kokoamista.

– Voit tulla toiselle puolelle, mutta älä koske mihinkään, Finnholm varoittaa, kun pujottaudumme verhon läpi sen takana olevaan puhtaaseen tilaan haastattelua varten.

Sisään tullessa pannaan jalkoihin sandaalit. Ne johtavat staattisen sähkön lattiaan, jotta se ei aiheuttaisi vahinkoa komponenteille. Huone on myös niin kutsuttu Faradayn häkki, joka sulkee pois kaiken sähkömagneettisen säteilyn.

Tarkkaa puuhaa siis.

Unelma-ammatti: avaruutta ja tekniikkaa

Johnny Finnholm.
Aurinkopaneelien käsittely vaatii erityistä huolellisuutta, kertoo Johnny Finnholm.Mikko Naalisvaara / Yle

26-vuotias Johnny Finnholm on ollut mukana Aalto-1-hankkeessa vuodesta 2011 saakka. Hän on opiskellut Aalto-yliopistossa elektroniikkaa ja avaruustekniikkaa ja valmistuu näillä näkymin ensi vuonna.

Finnholm kertoo, että ala oli hänellä tähtäimessä alusta saakka, kun hän pyrki opiskelemaan Aalto-yliopistoon.

– Ihan pienestä pitäen avaruus on kiinnostanut minua. Ohjelmointi ja elektroniikka on myös aina kiinnostanut. Olen rakentanut tietokoneita ja semmoista pienestä asti. Ja kun yhtälöön tulee vielä mukana avaruus, niin se tekee tästä mielestäni täydellistä, hän sanoo.

Laboratorion pöydälle on aseteltu useita kullanhohtoisia aurinkopaneeleja. Niiden on tarkoitus tuottaa suomalaissatelliitin tarvitsema sähkö.

Olen rakentanut tietokoneita ja semmoista pienestä asti. Kun yhtälöön tulee vielä avaruus, niin se tekee tästä täydellistä.

Johnny Finnholm

– Nämä eivät ole ihan samanlaisia kennoja ja paneeleja, mitä laitetaan mökille. Näiden hyötysuhde on noin 30 prosenttia, kun mökkipaneeleissa se on noin 10–15 prosenttia. Mutta nämä maksavatkin toki vähän enemmän, Johnny Finnholm selittää.

Finnholm on ollut Aalto-1-projektissa vastuussa juuri aurinkopaneelien valmistuksesta. Tarkoituksena on ollut suunnitella sellaiset paneelit, jotka kestävät laukaisusta aiheutuvan rasituksen ja toimivat myös avaruudessa.

Aivan helposta hommasta ei ole kyse. Kennot ovat hyvin ohuita ja hauraita. Niitä on käsiteltävä varoen ja ne pitää saada kiinnitettyä alustaan ilman, että pintaan jää ilmakuplia tai että käytössä aiheutuisi oikosulkuja. Prosessia on viilattu monta vuotta ja matkan varrella on opittu paljon.

Pelkästään materiaalikustannukset ovat yhden Aalto-1:een tulevan aurinkopaneelin kohdalla tuhansia euroja, Finnholm arvioi. Mitoiltaan 10x10x34 senttiä olevassa satelliitissa paneeleja on yhteensä neljä, yksi jokaisella pitkällä sivulla. Kaikki ovat hieman erilaisia.

Aalto-1-satelliitin sähköinen malli
Insinöörimallin avulla testataan satelliitin osien toimivuutta. Kuvassa runkoon on liitettynä UHF-radio, satelliitin päähyötykuorma eli VTT:n rakentama spektrometri, päätietokone, sähköjärjestelmä ja akut sekä toinen hyötykuorma: säteilymittari, joka on tehty osittain Turun yliopistossa, osittain Helsingin yliopistossa. Valmis satelliitti sisältää myös mm. Ilmatieteen laitoksen kehittämän plasmajarrun, jota ei ole nyt kuvassa.Mikko Naalisvaara / Yle

Viereisellä pöydällä samassa huoneessa komeilee satelliitin mallikappale täynnä toisiinsa kiinnitettyjä neliönmuotoisia piirilevyjä. Punainen ledivalo ilmaisee, että laite on päällä.

– Satelliitti rakennetaan niin, että ensin tehdään mekaaninen malli. Sellainen, että saadaan kaikki palat mahtumaan fyysiseen tilaan. Seuraavaksi sähköinen malli, ns. insinöörimalli, ja se on juuri tämä, mikä on tässä pöydällä tai osa siitä. Nämä systeemit toimivat aivan kuten lentomallikin tulee toimimaan, mutta osat ovat hieman halvempia versioita vastaavista komponenteista, Finnholm selittää.

Sähköisellä mallilla testataan komponenttien ja satelliitin tutkimuslaitteiden toimintaa ennen varsinaisen lentomallin rakentamista.

Uusi satelliittihanke jo työn alla

Johnny Finnholm on tällä hetkellä ainoana suomalaisena mukana avaruustekniikan kansainvälisessä maisteriohjelmassa, joka toteutetaan kuuden eurooppalaisen yliopiston yhteistyönä. Opiskeluun on sisältynyt jaksoja ulkomailla, muun muassa Saksassa ja Ruotsissa. Hänen on tarkoitus saada myös siitä paperit ulos ensi vuonna.

Valmistumisen jälkeiselle ajalle Finnholmilla tuntuu olevan jo selvät suunnitelmat. Hän on ollut puolentoista vuoden ajan mukana Aalto-1-hankkeesta syntyneessä oheisyrityksessä Iceyessä, joka kehittää arktisille alueille tarkoitettua satelliittijärjestelmää. Sen ydinporukka on ollut rakentamassa jo Aalto-1:tä.

Nämä eivät ole ihan samanlaisia kennoja ja paneeleja, mitä laitetaan mökille.

Johnny Finnholm

– Yritämme kaupallistaa tätä piensatelliittiteknologiaa ja sitä, mitä olemme oppineet Aalto-1:n parissa, hän sanoo.

Iceye suunnittelee tarjoavansa kaupallisen satelliittipalvelunsa avulla ajantasaista jääinformaatiota arktisille merialueille. Yrityksen visioima järjestelmä perustuu useisiin pienoissatelliitteihin, joita on kehitetty eteenpäin Aalto-1:stä. Kun ensimmäinen suomalaissatelliitti on noin nelikiloinen, painaa Iceye-satelliitti reilut 50 kiloa.

Johnny Finnholm työskentelee Iceyessä järjestelmäinsinöörinä ja johtaa tiimiä, joka integroi eri järjestelmät yhteen kokonaisuuteen. Esimerkiksi aurinkopaneeleja ei enää kehitetä itse alusta saakka.

– Ideana on, että ostamme alijärjestelmät markkinoilta. Aurinkopaneelit kyllä räätälöidään meidän tarpeisiimme, mutta tarkoitus on keskittyä enemmän siihen, että teemme hyötykuormamme, eli tutkan, itse. Minä olen vastuussa alustan tekemisestä, hän kertoo.

Kun satelliitti on valmis, tarkoituksena on ostaa kyyti avaruuteen kaupallisilta laukaisijoilta. Suunnitelmissa on, että ensimmäinen Iceye-satelliitti voitaisiin laukaista avaruuteen vuonna 2016.

Finnholm toivookin, että Iceye työllistäisi hänet myös valmistumisen jälkeen.

Aalto-1 testipenkissä

Johnny Finnholm.
Aalto-1-satelliittia kehitetään tiloissa, joiden puhtaudesta pidetään hyvää huolta.Mikko Naalisvaara / Yle

Loppusyksy on ollut kiireistä aikaa Aalto-1:n rakentajille. Otaniemessä on testattu satelliitin kestävyyttä ja viestintäjärjestelmiä. Samaan aikaan on sorvattu sopimusta siitä, mikä yhtiö laukaisee suomalaissatelliitin avaruuteen, mistä ja milloin.

Finnholm kertoo, että joulukuun alkupäivinä VTT:llä tehtiin tärinätestit, joilla haluttiin selvittää, kestääkö satelliitti siihen laukaisun aikana kohdistuvia ankaria voimia.

– Joitain pieniä ongelmakohtia ilmeni, mutta yleisesti kaikki meni hyvin, hän sanoo.

Yritämme kaupallistaa piensatelliittiteknologiaa, jota olemme oppineet Aalto-1:n parissa.

Johnny Finnholm

Jos satelliitti selviää kiertoradalle ehjänä, avaruudessa siihen ei enää kohdistu vastaavanlaisia voimia eikä kestävyys ole siellä ongelma.

Joulukuussa päästään lisäksi vielä ensimmäistä kertaa kokeilemaan satelliitin ja Otaniemessä sijaitsevan maa-aseman välisen yhteyden toimintaa.

Finnholm kertoo, että yhteydenpito satelliittiin tulee tapahtumaan kahden eri radiolinkin välityksellä. Satelliitille lähetettäviä komentoja ja takaisin tulevaa telemetriaa eli satelliitin tilasta kertovaa dataa välitetään UHF-yhteydellä. Tutkimuslaitteet eli etenkin Aalto-1:n kyydissä oleva spektrometri puolestaan viestivät maa-asemalle S-kaistan antennilla.

Toistaiseksi kaikki on sujunut suunnitelmien mukaan. Jos matkaan ei tule mitään odottamattomia mutkia, kohotetaan Aalto-yliopiston kampuksella maljoja ensi vuoden loppukesästä tai alkusyksystä, kun Aalto-1 on saatettu onnellisesti Maata kiertävälle radalle.