Foresail-1 on uuden Suomen Akatemian rahoittaman Kestävän avaruustieteen ja -tekniikan huippuyksikön ensimmäinen satelliitti. Huippuyksikkö tutkii avaruuden olosuhteita tavoitteenaan kehittää entistä kestävämpiä piensatelliitteja, jotka eivät muutu avaruusromuksi. Foresail-1:n laukaisu radalleen tapahtuu ensi keväänä.

Huippuyksikköä johtaa Helsingin yliopisto ja mukana ovat myös Aalto-yliopisto, Turun yliopisto ja Ilmatieteen laitos. Foresail-1-satelliitti kantaa mukanaan kahta huippuyksikön kehittämää tieteellistä instrumenttia: lähiavaruuden säteily-ympäristöä tutkivaa PATE-hiukkasteleskooppia sekä uuden radaltapoistotekniikan mahdollistavaa plasmajarrua.

Satelliitin laukaisusopimus allekirjoitettiin saksalaisen EXOLaunch-yrityksen kanssa, joka välittää yhdysvaltalaisen SpaceX-yhtiön laukaisupaikkoja.

- Falcon 9 -raketissa on mukana Foresail-1:n lisäksi useita muita pieniä nanosatelliitteja. Raketti laukaistaan noin 550 kilometrin korkeudella olevalle kiertoradalle loppukeväästä 2022. Tarkemmat tiedot laukaisun ajankohdasta selviävät kevään kuluessa. Tällä hetkellä ammattilaisista ja opiskelijoista koostuva Foresail-1-tiimi keskittyy instrumenttien integrointeihin satelliittiin sekä tammikuussa tapahtuviin viimeisiin testeihin, apulaisprofessori Jaan Praks Aalto-yliopistosta kertoo.

Foresail-1-satelliitin tavoitteena on nostaa avaruuden säteily-ympäristön ymmärrys uudelle tasolle. Tieto auttaa kehittämään nanosatelliitteja, jotka kestävät avaruuden säteilyä entistä paremmin ja toimivat avaruudessa pidempään.

Maata ympäröi kaksi erillistä korkean säteilyintensiteetin vyöhykettä, joista sisemmässä on protoneja ja ulommassa elektroneja. Protonivyöhyke on suhteellisen vakaa, mutta elektronivyöhyke on jatkuvassa myllerryksessä. Tämä johtuu siitä, että hiukkasia loukussa pitävä Maan magneettikenttä sijaitsee kauempana planeetasta ja on siksi huomattavasti alttiimpi aurinkotuulen häiriöille.

- PATE-instrumentin tavoitteena on selvittää aiempaa tarkemmin mittauksin se, miten elektronit poistuvat säteilyvyöhykkeistä ilmakehään, professori Rami Vainio Turun yliopistosta kertoo.

Kestävinkään nanosatelliitti ei toimi ikuisesti. Toimintansa lopettaneelta nanosatelliitilta voi kulua vuosia painua ilmakehään, jossa se palaa poroksi. Ilmatieteen laitos on kehittänyt plasmajarrun, jonka avulla satelliitti voitaisiin ohjata ilmakehään jopa kahdessa kuukaudessa. Plasmajarrua on testattu jo vuonna 2017 laukaistussa Aalto-1-opiskelijasatelliitissa, ja nyt sen toimintaa on kehitetty entistä varmemmaksi.

- Plasmajarru toimii teoriassa, mutta plasmajarruvoimaa ei ole vielä mitattu avaruudessa, tutkimuspäällikkö Pekka Janhunen Ilmatieteen laitokselta kertoo.

- Plasmajarrun pitkän liekakelan avaamisen jälkeen liekaan kytketään jännite ja mitataan syntyvä jarrutusvoima. Mittaustuloksen avulla voimme jatkossa laskea, kuinka pitkä plasmajarrulieka tarvitaan, jos satelliitti halutaan tuoda alas tietyssä ajassa. Lisäksi tarvitaan tieto satelliitin massasta ja sen ratakorkeudesta, Janhunen jatkaa.

- Erityisesti tutkimus- ja sääsatelliittien kiertorata on normaalisti aurinkosynkroninen eli noin 600–800 kilometrin korkeudella. Aurinkoon nähden ratatason kiertymä pysyy paikoillaan ja näin ollen satelliitti kiertää maata päivittäin samoissa valo-olosuhteissa. Satelliitin ratakorkeuden alentamisen jälkeen satelliitti voi tehdä ylilentoja eri vuorokauden aikoina, Janhunen kertoo.