Rymden är en stigande internationell trend och de kommersiella småsatelliterna blir snabbt allt vanligare. Många tekniska detaljer är ännu öppna i denna återerövring av rymden. Tekniken som nu skickas ut i rymden är ofta ganska gammal och tung. Den onödiga massan kostar att skjuta upp och blir skrot i omlopp om inte satelliten tas ned efter att den fullgjort sin uppgift; det finns redan över 5000 ton, eller över 5 miljoner kilogram, i omlopp kring jorden.
Ett av problemen som måste lösas är strålningståligheten.
– För europeiska rymdfärder och deras utrustning är strålningsskyddet ett problem, eftersom vi inte riktigt har vår egen strålningståliga teknik och tekniken som importeras från Förenta staterna höjer priset och är strängt exportkontrollerat, säger ledaren för spetsforskningsenheten, Minna Palmroth, professor i beräkningsbar rymdfysik vid Helsingfors universitet.
Finlands Akademi avgjorde nyligen finansieringen av forskningens spetsenheter för åren 2018–2025 och konsortiet för forskning i hållbar rymdvetenskap och -teknik, som Minna Palmroth leder, är en av de utnämnda spetsenheterna. Enheten samlar Finlands bästa forskare i rymdvetenskap och -teknik under samma tak, och vill revolutionera rymdfysiken med hjälp av nanosatelliter. Samtidigt vill den beskydda omloppsbanorna för rymdskrot.
På kommande: småsatelliter som tål strålning
Den nya spetsenheten koncentrerar sig på de två viktigaste faktorerna i utnyttjandet av rymden: småsatelliternas strålningstålighet och hanteringen av rymdskrot.
Det finns två sätt att förbättra strålningståligheten. För det första vill professor Palmroth veta mera om strålningsförhållandena. Dessutom utvecklar spetsenheten intelligenta tekniker där strålningsskyddet fungerar på basen av mjukvara, med hjälp av tekniker som utvecklats för industrisäkerhet och sakernas internet.
– Det gamla sättet att skydda satelliter mot strålningen i rymden baserar sig på dyra specialkomponenter och pansarbeläggning av de mest känsliga delarna. Vi utvecklar en aktiv men kostnadseffektiv metod att skydda mot strålning som grundar sig på kommersiella komponenter, säger professor Rami Vainio från Turun yliopisto.
Kostnadseffektiv bekämpning av rymdskrot
För hantering av rymdskrot utvecklar spetsenheten plasmabromsteknik som kan ta ned satelliter kostnadseffektivt och säkert efter att de fullbordat sina uppgifter.
– Vi påvisade nyligen att med en plasmabromsmodul på ett par kilo kan man ta ned en satellit på upp till 800 kilo från 850 kilometers höjd, säger forskningschef Pekka Janhunen från Meteorologiska institutet. Han utvecklar bromsteknologi inom spetsenheten.
– Mängden skrot växer snabbt, och varje vecka har vi 13 000 nära ögat-situationer. Det utsätter satelliternas funktioner, så som kommunikation och navigering, för fara. Principerna för utnyttjande av omloppsbanor måste förnyas så att vi kan hålla dem funktionsdugliga även för kommande generationer, säger Minna Palmroth.
Konsortiets första samarbetsprojekt är Aalto-1
Teamet i spetsenheten har gjort samarbeten länge och deltagit i t.ex. studentsatellitprojektet Aalto-1. Satelliten Aalto-1 kommer att skjutas upp nästa midsommar.
– Aalto-1 är långt ett studentprojekt, men där ingår redan en strålningsmonitor som byggts i Åbo och Meteorologiska institutets plasmaborrexperiment, säger professor Jaan Praks från Aalto-universitetet, ledare för satellitprojektet.
Från Helsingfors universitet deltar biträdande professor Emilia Kilpua, som studerar strålningsmiljöobservationer, och Minna Palmroth, som gör datormodelleringar, i spetsforskningsenheten för hållbar rymdvetenskap och -teknik. Gruppen som Jaan Praks leder vid Aalto-universitetet fokuserar på att bygga satelliter och på strålningsskydd, och professorn vid Turun yliopisto Rami Vaino leder en grupp som studerar instrumentutveckling och nya skyddsmetoder. Forskningschef Pekka Janhunen vid Meteorologiska institutet leder en grupp som studerar plasmabromsar och elektriska segel.