Teknologiasta liiketoimintaa

Tulosta Lähetä linkki

Suomalaisten kehittämä Planck-luotaimen maailmankaikkeuden salat paljastava radiovastaanotin onnistuneesti avaruuteen

14.05.2009

Euroopan avaruusjärjestö ESA:n Planck-luotain ja sen Suomessa kehitetty äärimmäisen herkkä ja erittäin suuritaajuinen radiovastaanotin lähetettiin onnistuneesti avaruuteen tänään 14.5.2009 noin kello16:00 Suomen aikaa. Planck-luotain matkaa nyt vajaan kolmen kuukauden ajan 1,5 miljoonan kilometrin päähän ns. L2-radalle. L2 on paikka, jossa maan ja auringon vetovoimat ovat yhtä suuret ja satelliitti pysyy maan ja auringon suhteen samassa paikassa.

Vastaanottimella mitataan varhaisesta maailmankaikkeudesta peräisin olevaa kosmista taustasäteilyä, josta saadaan tärkeää tietoa maailmankaikkeuden ominaisuuksista, kuten sen iästä, koostumuksesta ja geometriasta. Mittaukset aloitetaan puolen vuoden kuluttua, ja ensimmäisiä tuloksia maailmankaikkeuden synnystä odotetaan 18 kuukauden kuluttua.

Hankkeessa kehitettyä teknologiaa voidaan käyttää myös turvatarkastuksiin ja esimerkiksi kulkuneuvojen havaitsemiseen sumun läpi. Tämän lisäksi tekniikka sopii esimerkiksi tarkkoihin pilvitutkiin ja tulevaisuuden tietoliikennesovelluksiin. Työtä johti VTT:n ja TKK:n yhteinen millimetriaaltotekniikkaa kehittävä ja tutkiva MilliLab. Vastaanottimen rakentamisesta ja testaamisesta vastasi suomalainen yritys DA-Design Oy.

Planck-luotaimessa on 1,5-metrinen radiokaukoputki ja kaksi radiovastaanotinta, joista toinen mittaa matalia ja toinen korkeita taajuuksia. Suomalaiset suunnittelivat ja rakensivat matalataajuisen vastaanottimen vaativimmat osat. Niiden valmistaminen edellytti useita uusia teknisiä ratkaisuja.

”Työn vaativuus takasi sen, että saimme paljon uutta ja arvokasta osaamista, jota voidaan hyödyntää myös muissa sovelluksissa”, toteaa Suomen Planck-hankkeen laitteistojen rakentamisesta vastannut VTT:n teknologiajohtaja Jussi Tuovinen.

Radiosignaali vahvistetaan 500 000 kertaiseksi

Periaatteessa vastaanotin toimii kuin kideradio. Kosmisen taustasäteilyn taajuus on kuitenkin miljoona kertaa suurempi kuin tavallisen radiolähetyksen, ja signaali on hyvin heikko. Siksi lanka-antennin sijasta käytetään lautasantennia eli radiokaukoputkea ja kiteen sijasta diodeja ja vahvistimia, joilla signaali vahvistetaan 500 000 kertaiseksi.

Lisäksi vastaanotin jäähdytetään hyvin matalaan, -253 ºC lämpötilaan. Tällä pienennetään laitteen omaa kohinaa, joka muuten peittäisi heikon taustasäteilysignaalin alleen.

MilliLabin johdolla kehitetyt ja rakennetut Planck:n 70 GHz:n radiovastaanottimet hyödyntävät indiumfosfidi-puolijohdevahvistimia, joiden avulla tarvittava suuri vahvistus saavutetaan erityisesti hyvin matalissa lämpötiloissa. Nämä vahvistimet suunniteltiin myös Suomessa MilliLabin ja DA-Design Oy:n yhteistyönä.

Vastaanottimien suorituskyvyn varmistaminen vaati mittavan testauskampanjan Suomessa, mitä varten MilliLab ja DA-Design Oy rakensivat Planck-satelliitin toimintaolosuhteita vastaavat testauskammiot. Suorituskyvyn ohella vastaanottimien toimintavarmuus varmistettiin testein.

Suomalaiset 70 GHz:n vastaanottimet ovat Planck:n tärkeimpiä laitteistoja, sillä tällä taajuusalueella taustasäteilysignaalin mittaamista hankaloittavat häiriöt ovat pienimmillään.

Suomen Planck-hankkeeseen osallistuvat MilliLabin ja DA-Design Oy:n lisäksi Helsingin ja Turun yliopistot, TKK:n Metsähovin Radiotutkimusasema sekä Fysiikan tutkimuslaitos. Hanketta rahoittavat Tekes, Suomen Akatemia, ESA sekä siihen osallistuvat tutkimustahot.

Kuvia Planck-satelliitista ja vastaanottimesta

Lisätietoa Planck-hankkeesta:

ESA:n Planck-sivut: http://www.esa.int/esaSC/120398_index_0_m.html

MilliLab:n Planck-sivut: http://virtual.vtt.fi/virtual/millilab/pages/Planck_MilliLab.htm

DA-Design Oy:n avaruusteknologiasivut: http://www.da-design.fi/space

Tekes Avaruusinfo: http://www.avaruus.info/index.php?id=190