Suomalainen tekstiiliantenni taipuu ja kestää käyttöä

Suomalaisten Patrian ja Tampereen teknillisen yliopiston (TTY:n) yhteistyönä on syntynyt tekstiiliantenni, mihin mahdollisesti pohjautuvalle tekniikalle on helppo keksiä sovelluksia ääritilanteiden ja erikoisten paikkojen lisäksi arkipäiväisestä elämästä. Miten olisi vaatteisiin ommeltu kännykän kuuluvuutta parantava antenni? Tai telttakankaassa piilevä televisioantenni?

Aluksi kyse on kuitenkin hätätilanteista. Kun esimerkiksi merihädän uhrit joutuvat jättämään laivan, on veden varaan jääneiden paikannus usein ongelmallista. Taipuisat ja kevyet tekstiiliantennit mahdollistavat pelastusliiveihin sulavasti integroidun järjestelmän, joka sekä hälyttää apua satelliittien kautta että ohjaa auttajat perille.

"Tekstiiliantennit ovat evoluution tulos puettavista antenneista", alustaa tutkimus- ja kehityspäällikkö Pekka Salonen Patrialta. "Kun käyttäjämukavuutta piti lisätä unohtamatta antennin suorituskykyä, toimme siihen erilaisia joustavia materiaaleja."

Aluksi Tampereen teknillisellä yliopistolla aihetta tutkinut Salonen siirtyi myöhemmin töihin Patrialle. Yhtiö on ehtinyt tehdä jo kaksi tekstiiliantenneihin ja avaruustekniikkaan liittyvää projektia.

Cospas-Sarsat-pelastusjärjestelmään liittyvä antenniprojekti saatiin loppusuoralle tänä syksynä. Patrian johtamassa hankkeessa TTY tuki kehitystyötä pääosin simuloimalla eri toteutusvaihtoehtojen toimintaa sekä materiaalien että antennien toiminnan osalta.

Antennit ja niiden tarvitsema elektroniikka sisällytetään tanskalaisen Viking Life Saving Equipment -yhtiön pelastusliiveihin. Teknologian joustavuuden ja pienen koon ansiosta antennit voidaan integroida osaksi liivejä eivätkä ne vaadi minkäänlaista erityiskohtelua.

"Toimme projektiin mukaan painettavan elektroniikan", kertoo TTY:n osuuden projektin vastuullinen johtaja Riku Mäkinen. "Sillä voidaan tehdä ohuita taipuisia kalvoja, joihin saadaan suhteellisen hyvä johtavuus. Siten suorituskyky on korkea."

Painettavalla elekroniikalla päästään pieniin yksityiskohtiin ja johtaviin kankaisiin verrattuna ei ole vaaraa kulutuksessa toisistaan erkanevista kuiduista. Antennin suojana on kerros kulutusta kestävää teollisuuskangasta.

Satelliitit ohjaavat pelastajat uhrin luokse

Satelliitteihin perustuva Cospas-Sarsat-järjestelmä on ollut toiminnassa jo lähes 30 vuoden ajan ja auttanut pelastamaan yli 26 000 uhria hädästä. Satelliittijärjestelmä rakennettiin Kanadan, Ranskan, Venäjän ja Yhdysvaltojen yhteisellä rahoituksella.

Järjestelmän pääpainona on meriliikenne, mutta myös esimerkiksi vuorikiipeilijät tai napajäätikköhiihtäjät voivat kuljettaa lähettimiä mukanaan. Käyttäjäsegmentti koostuu hätätilanteessa aktivoitavista radiomajakoista, joita voidaan kuljettaa helposti kaikkialla. Satelliitit kuuntelevat aktiivisia signaaleja ja välittävät hätään joutuneen paikkatiedot pelastusviranomaisille.

"Satelliiteille lähetettävä tietoliikenne on purskeittaista", kuvailee projektipäällikkö Tero Kaija Patrialta. "Laite lähettää kerran minuutissa yhden puolen sekunnin mittaisen purskeen, jossa on paikkatieto ja lähetin-ID."

"Mikäli paikka muuttuu esimerkiksi merivirran vuoksi, päivittyy uusi paikka järjestelmään. Toisen antennin jatkuvasti lähettämä matalampi taajuus johdattaa pelastushenkilökunnan hätäpaikalle."

Lähettimestä ja antenneista koostuva paketti soveltuu hyvin laivoille varastoituihin liiveihin, sillä akut pysyvät käyttövalmiudessa kuusi vuotta ja kestävät yhtämittaista toimintaa 24 tunnin ajan. Järjestelmältä vaaditut toimintaolosuhteet ulottuvat -20 asteesta +55 celsiusasteeseen.

Toimintavarmuuden takaamiseksi projektissa suorittiin kattavat kenttäkokeet. Testaus alkoi materiaalien sopivuudesta ja ulottui aina kokonaisen valmiin järjestelmän testaamiseen koehenkilön kanssa niin merivedessä kuin pakkasolosuhteissakin.

"Satelliittiraporteista näimme, että paikkatieto siirtyi pelastusviranomaisille muutamassa minuutissa lähettimen aktivoinnista", kertoo testausta valvonut Kaija.

Sovellusalueita riittää

"Tämän koon antennin valmistaminen toimimaan niin matalilla taajuuksilla on melkoinen saavutus", kehuu Peter de Maagt ESAsta. "Sen lisäksi antennin toimiminen ääriolosuhteissa merellä tekee teknologiasta hyvin käytännöllisen."

"Kyseessä on yleinen teknologia joustavien ja pehmeiden antennien valmistamiseksi eikä se ole ei taajuusrajoitettu", huomauttaa Salonen. "Samoilla menetelmillä voi tehdä antenneja esimerkiksi kännyköitä tai WLANeja varten."

Käyttötaajuuden kasvaessa tarvittavien antennien koko pienenee, mikä helpottaa entisestään niiden integrointia esimerkiksi takkeihin. Hälytysjärjestelmälle on tarvetta esimerkiksi laitesukelluksessa, jossa tekstiiliantenni voi sijaita sukelluspuvun hupussa.

Suomalaisprojekti näyttää suuntaa sovelluksille, jotka voivat lähivuosina yleistyä osana käyttämiämme vaatteita mobiiliyhteiskunnan arjessa.

Tekstiiliantennien erilasia tulevia käyttömahdollisuuksia voi toistaiseksi vain arvailla - ainoastaan mielikuvitus on rajana!