Zeniitti

Tähtiharrastuksen verkkolehti

Nanosatelliitteja ja peilipalloja

Leo Wikholm:

Satelliitit eivät aina ole henkilöautoihin tai linja-autoihin verrattavia järkäleitä, jotka takaisin ilmakehään palatessaan aiheuttavat pakokauhua. Helmikuussa avaruuteen vapautettiin yli 30 nanosatelliittia, pienen pieniä satelliitteja, jotka ovat kooltaan vain maitopurkin luokkaa.

Nanosatelliitit ovat pieniä vähintään 10 cm:n kokoisia satelliitteja. Tuollainen kappale painaa yleensä vain yhden kilon verran. Pieni koko viittaa huokeisiin valmistuskustannuksiin, sillä nyt ei tarvita jättimäisiä aurinkopaneeleita tai valtavia tietoliikenneantenneja. Alhaiset kustannukset houkuttelevatkin nanosatelliittihankkeisiin monenlaisia kokeilijoita, useimmiten erilaisia yliopistoja ja radioamatöörijärjestöjä.

Viime vuosina ns. CubeSat-konsepti on ottanut tuulta alleen varsinkin erilaisten oppilaitosten keskuudessa. CubeSatit ovat nanosatelliitteja, joiden ajatus perustuu yhteiseen muottiin. Sen puitteissa on helppo toteuttaa yksinkertainen kokeellinen satelliitti huokeilla kustannuksilla. Idean loivat amerikkalaiset Jordi Puig-Soari (California Polytechnic State University) ja Bob Twiggs (Stanfordin yliopisto).

Pieni CubeSat on 10 cm:n kokoinen kuutio, joka mahtuisi mainiosti vaikka reppuun. Tällaista kutsutaan myös ns. 1U-luokan satelliitiksi. Tästä suurempia ovat 2U- ja 3U-mallit, joissa peruskuutioita on laitettu kaksi tai kolme kertaa peräkkäin ja näin lopulta päädytty 30 cm:n pituiseen runkoon. Onpa jossain hahmoteltu myös 6U-mallin CubeSat.

Pienen kokonsa ansiosta CubeSat saadaan helposti mukaan kantoraketin kyytiin. Satelliitit pakataan lennon ajaksi ns. P-POD-alukseen (Poly-Picosatellite Orbital Deployer), joka sylkäisee satelliitit vuoron perään avaruuteen, kun laukaisun ensisijainen lasti on vapautettu avaruuteen.

Kuva 1: Avaruusasema ISS:ltä vapautettiin helmikuussa joukko nanosatelliitteja. (Kuva: NASA)

Yllättääkö SkyCube?

Nanosatelliitit ovat siitä harmillisia etteivät ne loista juurikaan tähtitaivaallamme ainakaan paljain silmin – vai loistavatko sittenkin? Amerikkalainen Southern Stars Group LLC on kehittänyt SkyCube-satelliitin. Sen perustehtäviä on maapallon kuvaaminen neljän kameran avulla ja lyhyiden sponsoroitujen viestien välittäminen maanpinnalle. Lentonsa loppuvaiheilla SkyCube yllättää ja puhaltaa täyteen mittaansa kolmen metrin kokoisen foliopallon. Tämä ohut titaniumoksidivalmisteinen pallo heijastaa tehokkaasti auringonvaloa ja sen on ennustettu loistavan taivaalla jopa +1 suuruusluokan kohteena.

Tammikuussa amerikkalainen Cygnus-avaruusrahtialus vei mukanaan ISS-avaruusasemalle 33 nanosatelliittia mukanaan myös SkyCube. Satelliitit vapautettiin helmikuun aikana avaruusaseman Kibo-moduulista. SkyCube vapautettiin avaruuteen helmikuun 28. päivänä.

Kun kiertoradalle laitetaan tuollainen hentoinen pallo, ollaan todellakin matkan loppumetreillä, sillä aurinkotuuli ja ilmakehän vastus ohjaavat kappaleen syvemmälle ilmakehään melko nopeasti. Ihastelun aika on melko lyhyt, kenties korkeintaan muutaman viikon mittainen. SkyCuben loistetta päästäneen ihailemaan kevään mittaan.

Menneen maailman foliorakennelmat

Taivaalle on ennenkin lähetetty ”foliorakennelmia” ja niistä tunnetuimpia lienevät Echo- ja Pageos-satelliitit (kuva 2.) 1960-luvulla. Näistä Echo 1 oli 30-metrinen pallo, joka laukaistiin avaruuteen vuonna 1960. Tämä ohuen ohuesta alumiinipinnoitetusta mylar-kalvosta valmistettu satelliitti oli maailman ensimmäinen kokeellinen, passiivinen tietoliikennesatelliitti, sillä pallo ei heijastanut pelkästään valoa vaan myös radioaaltoja. Maanpinnalle se näkyi helposti paljain silmin ja kilpaili kirkkaudellaan taivaan kirkkaimpien tähtien kanssa +0 tai +1 suuruusluokan kohteena. Echon alkuperäinen ratakorkeus oli noin 1600 km, josta sen rata hiljalleen muokkautui syvemmälle ilmakehään ja satelliitti tuhoutui toukokuussa vuonna 1968.

Kuva 2: PAGEOS oli pallomainen, alumiinipäällysteisestä mylar-kalvosta rakennettu satelliitti 1960-luvulla. (Kuva: NASA)

Kuva 2: PAGEOS oli pallomainen, alumiinipäällysteisestä mylar-kalvosta rakennettu satelliitti 1960-luvulla. (Kuva: NASA)

Toinen samanlainen, mutta hieman kookkaampi Echo 2 lähetettiin avaruuteen vuonna 1964. Se tuhoutui ilmakehässä vuonna 1969. Pageos oli samantapainen 30-metrinen mylar-pallo, joka laukaistiin avaruuteen vuonna 1966 noin 4000 km korkeuteen. Tämä rakennelma hajosi vuonna 1976.

Ehdottomasti mainittaviin erikoisuuksiin lukeutuu myös suomalaisharrastajienkin muistama 10-neliömetrin kokoinen Nanosail-aurinkopurje, joka loisti Suomenkin taivaalla tammikuussa 2011.

Mikrosatelliittien pilvi

Sprite-satelliitit ovat nanosatelliittejakin pienempiä ja niitä kutsutaankin myös mikrosatelliiteiksi. Kooltaan ne ovat vain parin postimerkin kokoisia eli 3-4 cm:n luokkaa ja rakentuvat prosessorista, radiosta, aurinkopaneelista ja antenneista sekä tietenkin jostain yksinkertaisesta mittalaitteesta, kuten lämpömittarista, magnetometristä, kiihtyvyysantureista jne.

Parhaillaan näillä hetkillä Kicksat-hanke sylkäissee avaruuteen 200 pientä Sprite-satelliitia, jolloin voidaan jo puhua oikein satelliittipilvestä. Spritet vapautetaan noin 320 km korkeuteen ja ne pysyvät kiertoradoillaan kenties kuuden viikon ajan. Visuaalisesti nuo tuskin taivaallamme näkyvät tai mistä sen vielä tietää, mutta radioteitse niiden heikkoa signaalia voi kuunnella 437.240 Mhz:n taajuudella.

Sprite on lähtöisin Cornellin yliopistosta ja ideana on tässäkin valmistaa oma satelliitti mahdollisimman helposti. Sponsorointia vastaan tarjotaan rakennus- ja ohjelmointiohjeet. Kun osallistujia on paljon, kustannukset riittävät yhdessä jopa matkalipun ostamiseen avaruuteen.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *