Itikka on matkalla avaruuteen

Euroopan avaruusjärjestö, Saksan avaruushallinto DLR ja Ruotsin avaruusyhtiö Swedish Space Corporation julkistivat loppuvuodesta 2007 eurooppalaisten opiskelijaryhmien haettavaksi paikkoja BEXUS- ja REXUS-lennoilta. Opiskelijoiden tuli suunnitella ja rakentaa tieteellisiä tutkimuslaitteita, jotka lennätettäisiin joko stratosfääri-ilmapalloilla ilmakehän yläosiin tai pienillä luotausraketeilla ilmakehän ulkopuolelle avaruuteen. Lyhenteet BEXUS ja REXUS tulevatkin sanoista Balloon Experiments for University Students ja Rocket-borne Experiments for University Students.

Alun perin kyseessä oli ruotsalais-saksalainen hanke, missä puolet paikoista oli varattu saksalaisille ryhmille ja toinen puolikas ruotsalaisille. Ruotsalaiset tarjosivat kuitenkin osuuttaan jaettavaksi ESAn kautta kaikille eurooppalaisille opiskelijaryhmille. Hanke kestää kaikkiaan viiden vuoden ajan ja siihen kuuluu kolme hakukertaa, joissa valitut instrumentit lennätetään kolmen kampanjan aikana. Kaikkiaan kampanjien aikana lähetetään kuusi ilmapalloa ja laukaistaan kuusi rakettia Ruotsin Lapissa sijaitsevasta Kiirunan avaruuskeskuksesta.

Nyt on vuorossa ensimmäinen hakukierros, joka julkistettiin marraskuussa 2007. Opiskelijaryhmiltä pyydettiin ehdotuksia viime vuoden tammikuun alkuun mennessä ja näistä parhaat listattiin tammikuun 2008 lopussa sekä kutsuttiin esittelemään hanketta tarkemmin ESAn teknologiakeskuksessa ESTECissä pidettyyn seminaariin. Lopulta mukaan valitut hankkeet julkistettiin maaliskuun 2008 puolivälissä.

Ensimmäiset kaksi ilmapalloa lennätettiin viime lokakuussa ja rakettikokeet ovat vuorossa nyt maaliskuussa. Mukana kahdesta raketista ensimmäisessä, REXUS 5:ssä, on neljä laitetta, joista yksi on Tampereelta kotoisin oleva Itikka. Myös toisessa raketissa, REXUS 6:ssa, on suomalaista osaamista, sillä NISSE-koejärjestelyn toteuttamisessa on mukana suomalaisia.

REXUS-raketit ovat keskikokoisia luotausraketteja, jotka nousevat noin sadan kilometrin korkeuteen. Raketti on noin kuusi metriä pitkä, se rungon läpimitta on 36 senttiä ja sen massa lentoonlähdössä on hieman yli 500 kiloa. Sen suurin nopeus noin kolme minuuttia kestävän nousun aikana on lähes 4400 km/h.

Itikka?

Itikan juuret ovat Supikoira-nimisessä raketissa. Tampereen teekkarien avaruusteknillinen kerho Castor on suunnitellut ja rakentanut vuodesta 2004 alkaen omaa varsin edistyksellistä harrastajarakettiaan, Supikoiraa, mihin teekkarit tekivät itse lähes kaiken rakettimoottoria lukuun ottamatta; turvallisuussyistä se ostettiin valmiina. Raketti teki viimein ensilentonsa viime vuoden syyskuussa.

Olennainen osa Supikoiraa oli sen omatekoinen ohjausjärjestelmä, joka mittasi raketin liikkeitä joka suunnassa varsin tarkasti. Inertiaalimittalaite tunnisti ja mittasi kaikki siihen kohdistuneet kiihtyvyydet ja kulmakiihtyvyydet gyroskooppien ja kiihtyvyysanturien avulla. Castor suunnittelee nyt tekevänsä Supikoira-raketista uuden version, mihin tulisi myös aikaisempaa parempi inertiaalimittausjärjestelmä. Itikka on sen koeversio, ja sen avulla laitteen suorituskykyä ja -tarkkuutta voidaan mitata todellisissa olosuhteissa.

"Ajattelimme, että tehdään oikein kunnon laite sen perusteella, mitä kaikkea parannettavaa ja korjattavaa olimme keksineet Supikoiran laitteistoon", kertoo projektia johtava Petri Rokka. "Anturit ovat parempia ja kalliimpia, mutta myös mittaustapa on toinen. Lisäksi pystymme nyt lukemaan jokaisen anturin tiedon samanaikaisesti, kun Supikoirassa luimme anturin kerrallaan. Laitteiston tietokoneen arkkitehtuuri on myös muuttunut, sillä kun Supikoirassa siinä oli kaikenlaisia johtoja joka puolelle, niin nyt käytämme yhtä kunnollista väylää."

Itikassa käytettävät anturit, monet elektroniset osat ja tietoväylä ovat "oikeissakin" avaruuslaitteissa käytettävää tasoa, ja periaatteessa tamperelaisten laite kykenee havaitsemaan raketin liikkeet ja lentoradan jopa paremmin kuin raketin oma ohjauslaitteisto.

Parhaillaan Itikka on Saksassa testattavana ja se liitetään raketin nokkakartioon kolmen muun mittalaitteen kanssa lähiaikoina. Aikaa laitteiston tekemiseen ei ole ollut yhtään liikaa, sillä tamperelaiset ovat tehneet opintojensa ohessa lähes toista työpäivää Itikan parissa keväästä aina tammikuun alkuun, jolloin laite lähetettiin DLR:n hoiviin Münchenin lähelle. "Tämä on ollut teknisesti aika haastava projekti, sillä olemme tehneet kaiken elektroniikan ja mekaniikan itse - ja lisäksi laukaisimme Supikoiran siinä välissä, ja se tuotti varsin paljon lisää työtä", selittää Rokka ja toteaa, että kaikki on ollut kyllä työn väärti.

Itikan lisäksi mukana on kolme muuta instrumenttia, joista yksi mittaa yläilmakehässä ennusteen olevia meteoreista peräisin olevia palamisjätehiukkasia. Toinen tutkii nesteen sekä kaasun välistä käyttäytymistä painottomuudessa, ja kolmas laite testaa systeemiä, jolla voitaisiin vähentää raketin itsensä sekä ilmakehän rippeiden aikaansaamia häiriöitä raketin ballistisen lennon aikana, jolloin raketti sekä sen hyötykuorma ovat lähes painottomia.

NISSE

Siinä missä nimi Itikka ei tarkoita itse asiassa mitään, vaan se on vain keksitty hauska nimi, on REXUS 6-raketin kyydissä lentävän NISSE-laitteen nimellä selvä merkitys: Nordic Ionospheric Sounding Rocket Seeding Experiment, eli Pohjoismainen luotausraketilla tehtävä ionosfäärisuihkutuskoe.

Nimensä mukaisesti NISSE suihkuttaa ionosfääriin noin 95 kilometrin korkeudessa 19 litraa vettä. Olosuhteet tuolla korkeudella ovat lähes samat kuin kaukana avaruudessakin, joten nestemäinen vesi höyrystyy tyhjössä välittömästi, joskin osasta vettä saattaa muodostua pieniä jääkiteitä, jotka sublimoituvat kaasuksi muutaman minuutin kuluessa.

Auringon säteily ionisoi kaasua, jolloin se on havaittavissa maanpäällisillä tutkalaitteistoilla. Lapissa Tromsøssä, Kiirunassa ja Sodankylässä on revontulien tutkimiseen tarkoitettu EISCAT-tutkasysteemi, jonka avulla on nyt tarkoitus mitata NISSEn avaruuteen vapauttaman vesihöyrypilven liikkeitä ja käyttäytymistä. Se kertoo paljon lähiavaruuden olosuhteista, minkä lisäksi mittaukset auttavat kehittämään laitteistoa sekä havaintojen käsittelymenetelmiä paremmiksi.

NISSEn laitteistot on rakennettu pääasiassa Norjassa, ja koejärjestelyn tieteellinen vastuu on Suomessa. Mukana on kahden norjalaisen opiskelijan lisäksi Oulun yliopiston Timo Pitkänen ja Helsingin yliopiston Gisela Baumann, joka on myös työssä Ilmatieteen laitoksella.

Liki 50-kiloisen NISSEn lisäksi mukaan rakettiin mahtuu vain toinen, samoin normaalia kookkaampi koelaite. AGADE-niminen laitteisto tutkii sitä, miten Maan magneettikenttää voitaisiin käyttää hyväksi raketin asennon määrittämiseen.

Lisätietoja:

Petri Rokka, puh. 044 2717586, petri.rokka@tut.fi
Gisela Baumann, puh. 09 1929 4663, gisela.baumann@fmi.fi