International Conference on Flight Vehicles, Aerothermodynamics and Re-entry Missions Engineering (FAR)

Juhannusviikko 2022 lähti vauhdikkaasti liikkeelle kun Euroopan avaruusjärjestön FAR (International Conference on Flight Vehicles, Aerothermodynamics and Re-entry Missions Engineering) -työpaja järjestettiin Saksan Hailbronnissa. Kyseinen työpaja on liki keskikokoisen avaruusalan konferenssin kokoinen ja asiaa on tarjolla sen mukaisesti.

Idea FAR-työpajaan osallistuminen lähti Ilmatieteen laitoksen vetämän, ja allekirjoittaneen manageroiman, MiniPINS-hankkeen puitteissa. Bongasimme ESAn työpajaohjemistosta FAR:in ja päätimme lähteä kahden hengen “iskuryhmällä” verkostoitumaan ja jakamaan tietoa juurikin jo mainitusta MiniPINS-hankkeesta (Kuu ja Mars -hanke) sekä sen yhdestä ns. spin-offista, LUNINAsta (ehdotus kuuhankkeesta ESAlle). Lisäksi suurta mielenkiintoa herätti MiiniPINS-tiimin jo jonkun aikaa seuraama EFESTO-hanke joka käsittelee hyvin samoja teemoja kuin meidän hankkeemme.

Suurin anti minkä FAR toi tullessaan oli verkostoituminen uusien, ja osittain “vanhojen”, alan ammattilaisten kanssa. Promoamme hankkeet herättivät mielenkiintoa ja antoi varmuuttaa siitä, että olemme tehneet oikeita asioita ja olemme oikealla “polulla”. Tästä on hyvä ponnistaa jatkossa. Iloksemme myös huomasimme, että pandemiasta huolimatta useat tahot ovat saaneet vietyä eteen päin hankkeitaan ja suunnitelmiaan pandemian aikana.

Tapahtuman kotisivut ja lisätietoa: https://atpi.eventsair.com/far2022/

FAR 2022. Kuva: Harri Haukka.

EGU General Assembly 2022 Wienissä

Yksi maailman suurista konferensseista eli EGU General Assembly 2022 (lyhyemmin EGU22) pidettiin parin vuoden tauon jälkeen “kasvotuksen” tutussa paikassa Wienissä, Itävallassa. 

Vuoden 2022 EGU poikkesi huomattavasti aiempien vuosien EGUista. Tällä kertaa konferenssissa ei ollut ollenkaan postereita saati ennen koronaa lanseerattuja ns. PICO-esityksiä (lyhyitä 2min. puheita). Kaikki esitykset olivat puheita jotka olivat suoria paikan päällä, etänä, tai nauhotteita. Esityksien pituudet vaihtelivat sessiosta riippuen viidestä minuutista seitsemään minuuttiin. Valitettavasti lukuisten pienten, mutta aikatauluun vaikuttavien, tietotekniikkaongelmien takia aikarajoista jouduttiin joustamaan. Hyvänä esimerkkinä tästä oli se kun ainakin kerran koko konferenssikeskuksen tietoliikenne muuhun maailmaan kaatui ja etänä olevat osallistujat ja ennen kaikkea esitelmöitsijät eivät päässeet mukaan sessioihin vähintään vartin ajaksi. Onneksi suuremmilta häiriöiltä vältyttiin, mutta luulen, että jokunen osallistuja joutui pettymään, kun aikataulu ja esitelmien pitojärjestys ja -aika eivät aina täsmänneet ennakkoon laaditun ohjelman mukaan ja se yksi esitys mistä olisi ollut kiinnostunut “meni jo”.

Kokemuksen perusteella en ole vieläkään innostunut hybridikonferenseista. Pienetkin tietotekniset ongelmat vaikuttavat aikatauluihin kumuloituvasti todella paljon. Tällä kertaa osallistujia oli vieläpä aika paljon vähemmän kuin ennen koronaa (noin 7300 paikan päällä ja vajaat 6000 etänä) ja jos EGU palaa samalle kasvukäyrälle (noin 20000 osallistujaa paikan päällä) kuin ennen koronaa, ei vastaavanlaisia häiriöitä yksinkertaisesti voi olla, tai muuten sessiot menevät äkkiä rajusti yliajalle. Noh saa nyt nähdä millainen vuoden 2023 EGU tulee olemaan, mutta jotenkin on sellainen tutina, että palataan jokseenkin koronaa edeltävään formaattiin, jonkinlaisella etäosallistumismahdollisuudella.

Meidän yksikön suurimmat kontribuutiot olivat tiistaina 24.5. sessiossa PS4.5 “Mars Science and Explorationja torstaina 26.5. sessiossa GI3.2 “Open session on planetary and space instrumentation“. Nämä ja muut tiivistelmät löytynevät hamaan tappiin asti EGUn sivuilta, eli niitä voi käydä siellä lukemassa.

EGU 2022 pidettiin jälleen kerran Wienissä, Itävallassa. Kuva: Harri Haukka.

Avaruusinsinööri Teknologia 22 -messuilla

Lähityö lisääntyy ja samalla kanssakäyminen “face-to-face” lisääntyy. Yksi ensimmäisistä suuremmista tapahtumista mihin allekirjoittanut osallistuu on Messukeskuksessa 3.-5.5.2022 järjestettävä Teknologia 22 -messut.

Tarkkaan ottaen en ehdi ihan kaikkia kolmea päivää messuilla viihtyä, mutta torstaina 5.5. sattuu ohjelmassa olemaan avaruusaiheita ja täten on hyödyllistä pistäytyä messuilla hieman verkoittautumassa ja tapamaassa vanhoja tuttuja. Mitään suuria avaruusteknoogisia yllätyksiä ei ohjelman perusteella ole luvassa, mutta koska Messukeskus sijaitsee kohtuu lyhyen matkan päässä Ilmatieteen laitoksella, on pikainen visiitti paikallaan.

Toki täytyy kierrellä messuilla eri osastoilla kurkistamassa olisiko heillä mitään uutta tarjottavaa meidän yksikön käyttöön mm. lähisää- ja tutkahankkeiden näkökulmista. Varsinkin lähisääennusteiden yhdistäminen mm. navigointiin ja yleensä erilaisiin karttaratkaisuihin kiinnostaa ja edellisen kerran (noin kolme vuotta sitten) vastaavilla messuilla vieraillessani näitä ratkaisuja oli tarjolla, muttei kovin montaa. Odotan siis edes jonkinlaisia teknologisia ratkaisuja joista voisi olla meille hyötyä tulevissa tarjouksissa ja hankkeissa.

Jos olette messuilla 5.5. ja näette allekirjoittaneen, nykäiskää hihasta ja rupatellaan.

Kuva: Harri Haukka.

Avaruusinsinöörin “Mars-laskeutujan sähköisten järjestelmien mitoitus tieteellisten operaatioiden optimoimiseksi” -diplomityö vihdoin valmis.

Se päivä vihdoin saapui, kun Avaruusinsinööri sai 16 vuoden jälkeen diplomityönsä valmiiksi ja julkaistua. Aiheena oli “Mars-laskeutujan sähköisten järjestelmien mitoitus tieteellisten operaatioiden optimoimiseksi” ja lopullisen hyväksymisleiman työ sai marraskuussa 2021. Työn voi kokonaisuudessaan lukea Aalto-yliopiston nettisivujen kautta, mutta lyhennelmä on ohessa.

Suomenkielinen tiivistelmä

Avaruushankkeissa energian saatavuus ja riittävyys ovat kriittisiä tekijöitä. Kun siirrymme kauemmaksi Auringosta, vähenee säteilyvuontiheys etäisyyden neliöön. Tämän vuoksi säteilyvuo Marsissa on noin 43 prosenttia säteilyvuosta Maassa. Marsin erityispiirteenä on myös kaasukehä, pölymyrskyt sekä kaasukehässä leijaileva hiekka, jotka vaikuttavat pinnalla olevan laskeutujan vastaanottamaan säteilyvuohon.

Yleisimmät menetelmät sähköenergiaa tuottamiseksi mars-laskeutujissa ovat aurinkopaneelit ja radioisotooppinen lämpösähkögeneraattori (RTG). RGT tuottaa energiaa tasaisesti, riippumatta vallitsevasta säteilyvuosta. Pienempien laskeutujien kohdalla yleensä riittää aurinkopaneeleiden ja akuston yhdistelmä. Tässä työssä on kuitenkin huomioitu mahdollisuus käyttää RTG:tä osana energiantuottojärjestelmää.

Hyötykuorma ja palveluelektroniikka asettavat lähtökohdat energian- ja tehontuottojärjestelmän suunnitteluun. Tässä täytyy ottaa huomioon paitsi edellä mainittujen yksityiskohtaiset sähköiset vaatimukset, niin myös laskeutujan mukanaan tuomat massa- ja tilarajoitukset. MetNet-laskeutuja on suhteellisen pieni ja rajoittaa mm. akuston ja käytettävissä olevien aurinkopaneeleiden sekä RTG:n ominaisuuksia. Työssä kehitetty optimointityökalu antaa käytännössä rajattoman mahdollisuuden muokata energiajärjestelmän osien kokonaisuutta, mutta laskeutujan asettamien rajoituksien vuoksi, emme simuloi epärealistisia vaihtoehtoja.

Optimointityökalu kehitettiin kahdessa vaiheessa. Ensin MS Excelillä, jonka avulla määriteltiin realistiset lähtökohdat mm. aurinkopaneeleiden ja akkujen määräksi sekä tarkasteltiin staattista toimintatilaa eri säteilyvuontiheyksillä ja alijärjestelmien hyötysuhteilla. Toiseksi Pythonilla, joka sisältää kaikki Excel-työkalun ominaisuudet. Tällöin voimme tarkastella järjestelmän toimintaa halutulla ajanjaksolla sekä muuttuvalla säteilyvuontiheydellä mihin vuorokauden ja vuodenaikaan tahansa.

Marsin pinnalla sijaitsevien laitteiden täytyy toimia täysin autonomisesti. Tällöin energian saatavuus ja sen optimoitu käyttö ovat tärkeitä. Laskeutujan palveluelektroniikan pitää pystyä toimimaan myös ei-optimaalisessa tilanteessa ja tarvittaessa keskeyttää tieteelliset toiminnot. Näitä operaatioita ohjataan ns. syklogrammeilla, eli etukäteen ohjelmoiduilla toimintasuunnitelmilla, joita laskeutujan tietokone toteuttaa tarpeen mukaan. Työssä on simuloitu syklogrammeja eri toimintaolosuhteille hyödyntäen kehitettyä optimointityökalua.

English abstract

For space projects, the availability of energy is a critical factor. The farther we go from the Sun the power of solar irradiance is weaker, at Mars it is 43 percent compared to the Earth. A special feature of Mars is the opacity of the atmosphere, as well as possible dust storms and sand floating in the atmosphere, which affect the solar irradiance received by the lander on the surface.

The most common methods for generating electrical energy in Mars are solar panels and a radioisotope thermoelectric generator (RTG). RGT produces energy all the time, regardless of the prevailing solar irradiance. For smaller landers, a combination of solar panels and batteries is usually sufficient. The possibility of using RTG as part of the energy production system has been considered in this work.

Payload and service electronics set the starting point for the design of the energy and power generation system. In addition to the electrical requirements, the mass and space limitations brought by the lander have to be taken account. The MetNet lander is relatively small and limits e.g. the mass and volume of the batteries and available solar panels as well as the RTG. The optimization tool developed in this work provides virtually limitless possibilities to modify the energy system parameters, but due to the limitations imposed by the lander, we do not simulate unrealistic alternatives.

The optimization tool was developed in two steps. First with MS Excel, which was used to define realistic starting points, e.g. the number of solar panels and batteries and testing the static operating modes at different solar irradiance densities and subsystem efficiencies. Second, we use a Python tool that includes all the features of the Excel tool and we can simulate the operations with variable solar irradiances at any time of the day and season.

Devices on the surface of Mars operate fully autonomously. In this case, the availability of energy and optimized use of it are key factors. The lander service electronics must be able to operate even in non-optimal situations and, if necessary, interrupt scientific operations. These operations are controlled by the so-called cyclograms, i.e. pre-programmed operation plans, implemented by the lander computer when required. In this work, we simulate cyclograms for different operating conditions using the developed optimization tool.

Webbisivut uusiksi. Blogi jatkaa, mutta säännöllisen epäsäännöllisesti.

Korona-aikana ei oikein ollut blogiin mitään uutta kirjoitettavaa ja muutenkin töiden ja vapaa-ajan takia kirjoittelut ovat jääneet lähinnä uusien hanketarjouksien kirjoitteluun. Tästä johtuen päätin päivittää webbisivuni uuteen uskoon.

Suurin syy päivitykselle oli se, että ainakin itselleni näytti todella ikävältä, kun etusivun alkuun on artikkeli, joka on yli vuoden vanha. Tästä johtuen päätin, että päivitän pääsivuksi staattisen sivun joka esittelee hieman kuka olen ja antaa linkit kaikkiin tärkeimpiin työ- ja sosiaalisenmedian kanaviini. Listan linkeistä löydätte etusivun lopusta.

En kuitenkaan aio kokonaan lopetella blogikirjoitteluani ja tarkoitus olisi, että kirjoittelisin mm. tulevasta EGU-konferensista ja alkukesän FAR2022-työpajasta. Näistä varsinkin jälkimmäinen kiinnostanee avaruusasioihin perehtyneitä. Eli seurailtaa mm. Twitteriäni, jossa heitän linkit tuleviin blogikirjoituksiini. Tämänkin jutun linkki löytyy sieltä.

Marsin säätiedot helposti

NASAn Perseverance -mönkijän mittaukset ovat pääseet käyntiin ja ensimmäinen “sääsivusto” on jo ilmestynyt mm. NASAn sivuille.

Täällä sivustollani oli pitkään NASAn Curiosity -mönkijän säätiedot näkyvillä, mutta valitettavasti sovellus lakkasi syystä tai toisesta toimimasta jo jonkun aikaa sitten. Tämän puutteen korjaa nyt uusimman NASAn mönkijän, Perseverancen, uusi sääsivusto jonka onneksi saa myös upotettua osaksi tätäkin sivustoa. Upotus näkyy alla ja on myös omalla “Marsin sää” -sivullaan.

Muutenkin Perseverancen tiimoilta on alkanut tulemaan materiaalia, niin kuvia kuin ensimmäisiä mittauksiakin, että infotulvan vaara alkaa kohta taas olemaan käsillä. Muun muassa ensimmäiset “selfiet” on tietenkin otettu.

NASA Preseverancen ja Ingenuity-kopterin “selfie”. Kuva: NASA/JPL-Caltech/MSSS

EGU 2019 Wienissä ja blogin uudelleenlämmittelyä

EGU 2019 järjestettiin jälleen kerran Wienissä 8.-12.4.2019 ja jälleen kerran Avaruusinsinöörikin reissasi paikan päälle, tällä kertaa kahden posteriesityksen kera.

Heti aluksi täytyy kyllä todeta, että ompa aikaa edellisestä päivityksestä blogiini. Täytyykin yrittää nyt kirjoitella useammin, koska kyllähän sitä kerrottavaa olisi vaikka kuinka. Noh jostainhan sitä on taas aloitettava ja tällä kertaa EGU 2019 on aiheena. Tänä vuonna tulee joko yhdeksäs tai kymmenes kerta kun olen Wienissä EGU:n puitteissa (en tähän “hätään” tarkistanut lukua), joten mitään suurempia yllätyksiä konferenssi ei tarjonnut.

Itselläni oli tällä kertaa kaksi esitystä, molemmat postereita. Toinen oli heti tiiistaina (CITYZER – a platform and an ecosystem for services based on environmental data) ja toinen perjantaina (MetNet Mission for Mars – Current Status and Future Prospects). Kumpainenkin aihe ovat esiintyneet EGU:ssa ja muissakin konferenseissa useasti, joten suurempaa painetta ko. postereiden kohdalla ei tällä kertaa ollut. Suurin mielenkiinto EGU:ssa oli NASA:n InSight-laskeutujan ensimmäiset tulokset joita oli kuulemassa täydempääkin täydempi sali. Muuten anti oli aika perinteistä ja suurin uutinen tulikin konferenssin ulkopuolelta, kun ensimmäinen kuva mustasta aukosta julkaistiin.

Seuraavassa blogikirjoituksessani tulen keskittymään tähtiharrastajien eksoplaneettatapaamiseen joka järjestetään huhtikuun lopussa Helsingissä.

Kuva: Harri Haukka.

Baltian alueen avaruustoimintaa

Riian EPSC2017 (European Planetary Science Congress) lähestyy ja nyt järjestäjät ovat julkaisseet pienen YouTube-video Baltian alueen avaruustoimijoista. Myös Suomi on edustettuja videolla.

Voidaan toki olla montaa mieltä luetaanko Suomi Baltian alueen maihin, mutta ehkä tässä tapauksessa se voidaan lukea. Oheinen reilun viiden minuutin YouTube-video summaa hyvin yhteen alueen tärkeimmät tutkimuspuolen avaruustoimijat. Suomesta mukana ovat Ilmatieteen laitos ja Helsingin yliopisto joista ainakin IL on mukana myös Riian EPSC-konferenssissa tämän vuoden syyskuussa oman osaston kanssa.

MetNettiä EGUssa

Mars MetNet -hanketta esiteltiin allekirjoittaneen toimesta EGUssa ns. PICO-esityksenä.

PICO on suhteellisen uusi esitysmuoto konfferensseissa joa toistaiseksi sitä ei ole Euroopassa käytetty kuin EGUssa. Ideana PICOssa on se että aluksi on lyhyt, vain kaksi minuuttia kestävä, pikaesitys omasta aiheesta ja kun kaikki ovat pitäneet omat esitelmänsä, siirrytään videotauluille joissa pyörii PowerPoint tms. -esitys. Toisin sanoen kyseessä on eräänlainen perinteisen puheen ja posterin välimuoto joka ainakin näin ensikertalaiselle sopi aivan mainiosti. Kahden minuutin puhe pakottaa vähän panostamaan esitykseen ja näyttöruudut sekä tietotekniikka mahdollistavat mm. videoiden käytön joka on luonnollisesti mahdotonta peruspaperiposterin yhteydessä. Aiemmin olen kyllä pitänyt läppäriä posterin vieressä ja pyörittänyt siinä videoita, mutta se on todella kankea tapa eikä palvele tarkoitustaan kovinkaan hyvin. Pisteet siis PICOlle ideana ja toivottavasti tapa leviää muihinkin konfferesseihin. Ohessa vielä kuva allekirjoittaneesta pitämässä omaa kahden minuutin esitystäni.

Avaruusinsinööri kertoilemassa Mars MetNet-hankkeesta.

Lyhyesti Aalto-2 -satelliitista

Aalto-satelliittiperheen ensimmäinen avaruuteen päässyt jäsen ei ollut Aalto-1, vaan QB50-hankkeen Aalto-2 satelliitti. Avaruusinsinöörikin on hieman sotkeutunut asiaan, mutta vain hieman…

Muistan itse vielä hyvin sen kun istuin vuonna 2013 Aalto-yliopistolla Aalto-2 -tiimin kanssa lukemassa ja kommentoimassa hankkeen dokumentaatiota ja suunnitelmia. Minut oli kutsuttu arvioimaan Aalto-satelliitin edistymistä ns. “Preliminary Design Review” (lyhemmin PDR) -katsaukseen (suomennettuna ehkäpä alustava suunnittelutarkistus tjsp.). Tuolloin kyllä punakynä heilui, mutta 18.4. vihdoin onnistuneen laukaisun myötä uskoisin, että ainakin suurin osa niistä huomioista joita minä ja muut arvioivat tekivät, menivät itse suunnitelmiin ja lopulliseen toteutukseen.

Aalto-2 ja etenkin Aalto-1 ovat oivia esimerkkejä siitä kuinka pitkiä avaruushankkeet ovat suunnitteluvaiheesta aina laukaisuvaiheeseen asti. Kun olin 2013 arvioimassa hankkeen edistymistä, oli työtä takana jo aika paljon. Nyt noin neljä vuotta myöhemmin satelliitti on saatu laukaistua avaruuteen ja toivottavasti piakkoin saamme nähdä myös jotain satelliitin tekemiä mittauksia. On kuitenkin selvää, että Aalto-2:n myötä Suomi on ottanut yhden askeleen eteenpäin avaruuden valloituksessa. Tulevaisuus näyttää onko Aalto-satelliittiperheen (Aalto-1 ja Aalto-2) CubeSateista uutta potkua suomalaiseen avaruusteollisuuteen ja -tutkimukseen, mutta ainakin toiveet ovat nyt korkeammalla kuin pitkään aikaan.

Niin ja mitä sitten kuuluu Aalto-1:lle? Noh se odottelee edelleenkin laukaisua tiukasti maankamaralla. Ehkäpä jossain kohtaa…