Tiesitkö, että Jyväskylässä toimii avaruuselektroniikan testausasema? Jyväskylän yliopiston fysiikan laitoksen kiihdytinlaboratoriossa sijaitsee yksi kolmesta Euroopan avaruusjärjestö ESAn tukemasta säteilytestausasemasta. Asemalla testataan maailmanlaajuisesti avaruuteen lähetettävien laitteiden osia ja elektroniikkaa, jotta ne kestäisivät avaruuden vaativat olosuhteet.

Jyväskylän säteilytestausasemalla (RADEF, RADiation Effects Facility) simuloidaan avaruuden säteilyolosuhteita, ja selvitetään avaruuteen lähetettävien satelliittikomponenttien heikot kohdat. Näin saadaan arvioitua satelliittien elinaika lopullisella kiertoradalla. Satelliittien osia testataan pommittamalla niitä energeettisillä hiukkasilla, jotka valmistetaan Jyväskylän yliopiston fysiikan laitoksen hiukkaskiihdyttimellä. Eri massaisia hiukkasia ammutaan komponentteihin etsien säteilytetyistä komponenteista niitä kohtia, joissa virheitä syntyy.

– Virheitä on vaikea korjata jälkeenpäin avaruudessa. Tutkimme hiukkassuihkuilla, miten hiukkaset vaikuttavat satelliitteihin asennettaviin komponentteihin, jolloin saamme selville niistä kestävimmät, jotta ne toimisivat mahdollisimman pitkään luotettavasti avaruudessa, kertoo tutkimusaseman johtaja ja aseman perustanut professori Ari Virtanen Jyväskylän yliopiston fysiikan laitokselta.

Laboratorioinsinööri Heikki Kettunen

Avaruuden säteily, joka tulee pääasiassa auringosta, tunnetaan melko tarkasti. Säteily-ympäristö on erilainen avaruuden eri kohdissa: maata lähellä kiertäviin satelliitteihin vaikuttaa erilainen säteily-ympäristö kuin kaukaisille planeetoille lähetettäviin luotaimiin.

– Me emme luo oikeaa avaruusympäristöä. Kun tiedämme, millä kiertoradalla satelliitin pitää toimia, pystymme mittaustuloksista päättelemään komponentin toimivuuden kiertoradan säteilyolosuhteissa, kertoo tutkimusasemalla työskentelevä yliopistotutkija Arto Javanainen.

RADEFin lisäksi ESAn tukemaa testausta tehdään Belgiassa ja Sveitsissä. Jokaisella testipaikalla on omat erikoisuutensa. RADEF on keskittynyt raskaisiin hiukkasiin ja elektroneihin. Tämän takia Jyväskylässä tehdään testejä maailmanlaajuiselle asiakaskunnalle, joka kattaa toimijoita mm. Amerikasta (NASA), Kiinasta ja Japanista asti.

– Myös monet, pääasiassa eurooppalaiset yritykset testaavat elektroniikkaansa meillä, sillä olemme ESAn tukema testiasema. Tällaisia yrityksiä ovat mm. Airbus, Thales Alenia Space, Atmel ja Cobham, kertoo aseman laboratorioinsinööri Heikki Kettunen, joka myös vastaa aseman yritysyhteistyöstä.

Tulevaisuudessa lisää tilauksia Euroopasta

Tulevaisuudessa työt tulevat entisestään lisääntymään. Pian Jyväskylän säteilytestausasemalla kiihdytetään vielä korkeaenergisempiä hiukkasia (15–16 MeV/nukleoni), joilla olisi jo nyt kovasti kysyntää. Tällä hetkellä ainoastaan Teksasissa (Texas A&M yliopisto) näitä korkeaenergisiä hiukkasia käytetään säännöllisesti komponenttien testaamiseen.

– Tavoite on, että tarjoaisimme tätä palvelua jo ensi vuoden alusta. Se helpottaa monia Euroopassa toimivia yrityksiä, joiden ei tämän jälkeen tarvitsisi lähteä Amerikkaan asti testaamaan laitteitaan, sanoo Kettunen.

Heikki Kettunen ja Arto Javanainen elektronikiihdyttimen kimpussa.

Jupiter-luotaimen testausta

ESA teki vuonna 2012 päätöksen lähettää Jupiteriin JUICE-luotaimen (Jupiter Icy Moon Explorer). Luotaimen tarkoituksena on tutkia aurinkokunnan suurinta planeettaa ja sen kolmea suurinta kuuta. Jupiterin valtavasta koosta johtuen, sen magneettikenttä on jopa 10 kertaa suurempi kuin Maan. Auringosta lähtevät elektronit loukkuuntuvat Jupiterin magneettikenttään, jolloin luotain joutuu näiden elektronien pommituksen kohteeksi.

– Parhaillaan testaamme ESAn kanssa vuonna 2022 lähtevän satelliittiin komponentteja elektronikiihdyttimellä, jonka saimme Kuopion yliopistollisesta sairaalasta. Elektronikiihdytin tuottaa samanlaisia elektroneja, mitä JUICE-luotain kohtaa Jupiterin magneettikentässä. Testaamme sillä JUICEn elektroniikkaa, jotta se toimisi mahdollisimman luotettavasti. Luotaimen matka Jupiteriin kestää kahdeksan vuotta ja siellä sen tutkimukset noin kolmen vuoden ajan, kertoo Kettunen.

Pienestä syntyi suurta

Amerikassa ollaan tehty erilaisia säteilytestejä jo vuosikymmenien ajan, jolloin Suomi oli vielä varsin tuntematon maa avaruuspiireissä. Uuden kiihdyttimen valmistuttua Jyväskylän yliopiston fysiikan laitokselle 25 vuotta sitten, alettiin kehittää kiihdyttimelle myös uudenlaisia kaupallisia sovelluksia.

– Aloin käydä tuolloin aktiivisesti alan konferensseissa, ja niiden avulla sain hieman kerrottua meistä. Vuonna 2002 ESA lopulta kiinnostui toiminnastamme ja he tulivat testaamaan muutamia komponenttejaan. Havaittiin, että osaamme asiamme, sillä meillä saatiin vastaavat tulokset kuin muillakin asemilla, kertoo Virtanen.

Sopimus ESAn kanssa allekirjoitettiin vuonna 2004. Kiihdytinlaboratoriosta muokattiin nopeasti heidän vaatimustensa täyttävä koeasema, jonka avajaisia juhlittiin vuoden 2005 keväällä.

– Vähitellen nousimme maailman tietoisuuteen ja nykyisin emme enää pysty tekemään kaikkia säteilytestauksia, mitä meiltä pyydetään. Vuosittain meillä käy yli 20 yritystä tekemässä testejä, joista tulee myös merkittävät tulot koko kiihdytinlaboratoriolle, sanoo Javanainen.

Lisätietoa: