Jaan Praks: satelliidid on kõrgtehnoloogilise ühiskonna lahutamatu osa

Ulvar Käärt
, Ajakirja Horisont peatoimetaja
Copy
Aalto ülikooli kosmosetehnoloogia töörühma juht Jaan Praks.
Aalto ülikooli kosmosetehnoloogia töörühma juht Jaan Praks. Foto: Aalto Ülikool

Kuidas ehitada üht väikest satelliiti? «Kuupsatelliit on ju tegelikult täitsa tavaline väike robot, mille ehitamiseks pole tingimata vaja appi võtta suurt teadust. Vaja on vaid väga head inseneritööd, hoolsat katsetamist ning hästi läbi mõeldud ja töökindlat hankimise ja tootmise ahelat. Satelliidi ehitamine pole mitte niivõrd ehitustöö, vaid selle ehitusprotsessi ehitamine. Ehk leida tuleb viis, kuidas niisugune keeruline elektroonikatoode saaks valmis ja läbiks nii vaakumi-, vibratsiooni- kui ka temperatuurikatsed, et see kosmoses töötaks, ning seda ikka uuesti ja uuesti,» kirjeldab Soome Aalto ülikooli kosmosetehnoloogia töörühma juht Jaan Praks.

Tema töörühm on ehitanud ja kosmosesse saatnud juba kolm kuupsatelliiti. Satelliitide ehitamisest, kuupsatelliitide võidukäigust ning kosmosetehnoloogia tähtsusest ja muustki rääkis professor Jaan Praksiga Horisondi peatoimetaja Ulvar Käärt.

Kui meie ESTCube-1 2013. aastal kosmosesse lennutati, siis märgiti siinmail, et tegime sellega soomlastele silmad ette. Soome esimene tudengisatelliit Aalto-1 jõudis orbiidile alles 2017. aastal. Ent nüüd oleme põhjanaabritest justkui maha jäänud, sest sel kevadel lennutas teie töörühm taevasse Soome esimese teadussatelliidi Foresail-1.

Kui niisugusest võrdlusest alustada, siis tegelikult on Soome olnud juba pikalt kosmoseriik. Siiski üsna väike kosmoseriik. Euroopa kosmoseagentuuri (ESA) liikmeks sai Soome 1995. aastal.

Viimase 35 aasta jooksul on Soome osalenud enam kui 60 teadusmissioonil, koostööd on tehtud USA, Euroopa ja Jaapani kosmoseagentuuridega ning Vene kosmoseorganisatsioonidega.

Tõsi, tudengite kuupsatelliitide ehitamine läks Eestis varem käima ja nii jõudis ESTCube-1 ka enne Aalto-1 üles.

ESTCube oli üks Aalto-1 projekti tähtsamaid inspiratsiooniallikaid. ESTCube’i pardal oli katsetamiseks soomlaste päikesepuri. Üle kümne aasta tagasi õppisin Helsingi tehnikaülikoolis (praegune Aalto ülikool) koos Eesti tudengisatelliidi programmi algataja Mart Noormaga. Doktoritöö kaitsmise järel suundus Mart tagasi Eestisse ja alustas kosmoseprojekti. Mina jäin Soome. Kui Mart minult siis ükskord uuris, millised teaduslikud katsed võiks satelliidi ESTCube-1 peal olla, siis aitasin ta kokku viia Soome meteoroloogia instituudist Pekka Janhuneniga, kel oli käsil päikesepurje arendamine. Nõnda see Eesti satelliidile saigi.

Rääkides Foresail-1st, siis see kui saavutus on Soome äriliste kosmosemissioonidega võrreldes väga väike. Soomel on ju kosmoses kümneid satelliite. Enamik neist on valminud Aalto ülikooli juures idufirmadena alustanud ettevõtetes, peamiselt ICEYEs.

Esimene Soome tudengisatelliidi rajamisest võrsunud ettevõte oligi radarisatelliitide tootja ICEYE, mille asutas Aalto-1 meeskonna tuumik. Seitsmeaastase tegevuse jooksul on nad nüüdseks kosmosesse saatnud üle 20 satelliidi. Neid satelliite ehitavad nad siinsamas Aalto ülikooli linnakus, meie naaberhoones. Võrreldes kuupsatelliitidega on ICEYE satelliidid suuremad, ligikaudu sajakilogrammise kaaluga. ICEYEst on saanud maailma juhtiv väikeste ja odavate radarsatelliitide tootja ning üks Euroopa edukamaid kaugseireala idufirmasid. Maapinnast tehtud radaripilte müüvad nad paljudele riikidele.

Lisaks on meilt tuule tiibadesse saanud näiteks Reaktor Space Lab, mis praegu tegutseb nime all Kuva Space. Nemad on praeguseks üles saatnud kolm satelliiti ning varsti püüavad kosmosesse lähetada esimesi satelliite oma satelliitide parvest, millega saab tulevikus teha maapinnast hüperspektraalseid pilte. Kolmas meie vilistlane, Artic Astronautics valmistab omakorda õppesatelliite ning plaanib esimesena maailmas saata kosmosesse puust detailidega väikesatelliidi. Aurora Propulsion Technologies toodab aga väikesatelliitidele mootoreid, samuti arendavad nad juba jutuks olnud päikesepurje tootmisversiooni.

Järgmisena suundub elektrilise päikesepurjega kosmosesse ESTCube-2. Sarnane katse oli ka Foresail-1 pardal. Foresail-1 jõudis mais orbiidile ja kaks nädalat töötas satelliit suurepäraselt. Praegu ta enam kahjuks korralikult ei toimi ja püüame välja nuputada, kas sideprobleeme saaks kuidagi lahendada. Kuna side satelliidiga katkes saatja seadistamise ajal, siis saadame satelliidile iga päev reset-signaali. Siiani pole see tulemust andnud. Väikesatelliitidega on paraku alati nii, et kui teha nullist täiesti uus satelliit, siis hoolimata selle töökindluse katsetamisest võib miski lõpuks ikkagi alt vedada. Foresail-1 ei suuda tõenäoliselt oma teaduseesmärke saavutada.

Kuna oleme peale kosmosesse lennutatud Foresail-1 ehitanud ka selle tagavaramudeli, valmistame seda juba lennuks ette. Tõenäoliselt lähetame Foresail-1 Prime’i kosmosesse oma eelkäija tööd jätkama järgmisel aastal.

Nüüd ehitame Soome jätkusuutlike kosmoseuuringute tippkeskusega kaht satelliiti rahvusvahelise missiooni COSPAR CORBES jaoks. Need peaks hakkama tiirlema väga kõrgel orbiidil, kosmilise radiatsiooni vöödes. Praegu ongi nende satelliitide ehitamine meie põhitegevus. Peale selle on töölaual Aalto-3 tudengisatelliit.

Jaan Praks

  • Jaan Praks on sündinud 16. novembril 1971 Tartus. Põhi- ja keskhariduse sai Kehra keskkoolis.
  • 1991 asus Tartu Ülikoolis õppima füüsikat. 1996 sai samas ülikoolis bakalaureusekraadi. Doktoritöö metsa kaugseirevõimaluste kohta («Radar Polarimetry and Interferometry for Remote Sensing of Boreal Forest») kaitses Aalto ülikoolis 2012. aastal.
  • Aastail 1995–1996 töötas assistendina Tartu observatooriumi kaugseireosakonnas. 1997 alustas tööd Helsingi tehnikaülikooli kosmosetehnika laboris.
  • Alates aastast 2011 õppejõud Aalto ülikooli raadioteaduste osakonnas, 2014. aastast kaasprofessor elektroonika ja nanotehnoloogia osakonnas, kus juhib väikesatelliitide ja mikrolainekaugseire teadusrühma.
  • Teadustöö põhisuunad on kuupsatelliitide tehnoloogia ja mikrolainekaugseire.
  • Tema osalusel on ilmunud üle 100 teaduspublikatsiooni.
  • Tema juhendamisel ja kaasjuhendamisel on kaitstud 9 doktoritööd ja üle 50 magistritöö ning üle 30 bakalaureusetöö. Kümmekond doktoritööd on valmimas.
  • Rahvusvahelise raadioteaduste ühingu (URSI) Soome haru esimees, rahvusvahelise kosmoseteaduste ühingu (COSPAR) Soome teaduskomitee liige, mitme eriala- ja teadusorganisatsiooni juhtkonna liige. Mitme idufirma asutaja, nõustaja ja nõukogu liige, konverentsi Finnish Satellite Workshop asutaja ja korraldaja, mitme magistriprogrammi nõukogu liige ja mitme satelliidimissiooni uuringujuht.
  • Tuntud kosmoseteema populariseerija.
  • 2019 pälvis Soome suurima akadeemilisi insenere ja arhitekte koondava organisatsiooni TEK inseneriauhinna, samal aastal ka Ulla Tuomineni fondi auhinna «Elekter on tulevik». 2017 sai Soome esimese tudengisatelliidi Aalto-1 projekti juhtimise eest Aalto ülikooli tunnustuse.
  • Peres on suureks kasvanud kaks poega. Vabal ajal meeldib sõita purje- ja lohelauaga, sõpradega aega veeta ja taskuhäälinguid kuulata.

Mainisite kosmilist radiatsiooni, mille maalähedase taseme mõõtmine oli ka Foresail-1 olulisemaid ülesandeid. Kas nende kahe ehitatava satelliidi pardale tuleb sama katse?

Jah, tuleb küll, aga veidi erinev radiatsioonikatse. Tavaliselt on niisugustes ühistes satelliidimissioonides meie peaülesanne missiooni planeerimine, satelliidi ehitamine ja missiooni hilisem juhtimine. Enamiku satelliidi teaduslikest katsetest töötavad välja hoopis meie koostööpartnerid, praegusel juhul Helsingi ja Turu ülikool, Soome meteoroloogiainstituut ja IWF Austriast. Foresail-2 radiatsioonieksperiment REPE valmistatakse ette Turu ülikoolis Rami Vainio juhtimisel.

Miks Maa-lähedane kosmiline kiirgus teadlastele huvi pakub? Maa magnetväljas ringlev ioniseeriv kiirgus on üks põhitegureid, mis kosmoses satelliite lõhub. Samas kaitseb Maa magnetväli meid maapinnal eluohtliku kiirguse eest ning selle kaitsekilbi üksikasjalik tundmaõppimine on üks teadlaste eesmärkidest. Kui radiatsioonivööde kiirgus jõuab meie atmosfääri ülemistesse kihtidesse, tekitab see virmalisi. Ka selle nähtuse kõik detailid pole täpselt teada. Näiteks pole teada kiirguse nurkjaotus atmosfääri hajumisel ja selle seos Päikese aktiivsusega. Just seda Foresail-1 pidigi uurima. Selleks oli satelliidi pardal kahe teleskoobiga kiirgusmõõtur, mis mõõdab Päikese suunast tulevat ja omakorda ka selle suunaga ristuvat laetud osakeste voogu. Mõõtmistulemuste põhjal on võimalik välja arvutada kolmemõõtmeline mudel, mis näitab, kuidas täpsemalt kiirgus atmosfääri siseneb. See on probleem, mille üle kosmosefüüsikud veel vaidlevad, aga meie tahame aidata oma katsega seda lahendada.

Jaan Praks tänavu aprillis sateliiti Foresail-1 esitleval pressikonverentsil. Mais kosmosesse jõudnud satelliidi lennumudel on näha tema kõrval olevas läbipaistvas karbis.
Jaan Praks tänavu aprillis sateliiti Foresail-1 esitleval pressikonverentsil. Mais kosmosesse jõudnud satelliidi lennumudel on näha tema kõrval olevas läbipaistvas karbis. Foto: Aalto Ülikool

Mis on väikeste kuupsatelliitide ehitamisel kõige suuremad katsumused?

Väikesele meeskonnale on kosmosemissiooni korral kõik suur väljakutse. Näiteks Foresail-1 puhul oli suurim katsumus kogu tehnoloogilise platvormi nullist kuni soovitud kujul lõpuni valmis ehitamine. Eesmärk on teha avatud lähtekoodiga ja dokumenteeritud süsteem. Selleks et autoriõigused maailmale loovutada, peab need kõigepealt ise arendustööga saama. Täitsa uut asja meisterdades kipub ikka juhtuma nii, et mõned asjad ei tule esimesel korral kohe välja. See ongi kõige suurem mure. Vana asja uuesti tegemine pole aga kuigi huvitav teadusstrateegia.

Kas satelliidiehitus on otsast lõpuni käsitöö, alates kõikvõimalike ehitusmaterjalide valikust kuni sidesüsteemide loomiseni?

Kuupsatelliitide alamsüsteeme saab tänapäeval muidugi ka osta. Aga nagu öeldud, oleme meie valinud tehnilise innovatsiooni tee. Satelliidiosade valik, kogu elektroonika ja tarkvara ülesehitus, katsetused ja seadistused – kõik tuleb ise teha. Piisab vaid väikesest rumalast veast ning kogu hästi planeeritud satelliidi töö võibki olla halvatud. Lihtsam on teha satelliiti, mis korralikult ei tööta. Palju raskem on teha satelliiti, mis töötab nii, nagu plaanitud.

Meie eesmärk on töötada Foresail-1 näitel satelliitide missioonideks välja nii-öelda avatud tarkvaralahendus, mida saaks kõik huvilised vabalt kasutada. Tõsi, selliseid lahendusi juba pakutakse, aga need ei ole veel eriti kvaliteetsed.

Kui palju materjaliteadust on satelliidi nullist ehitamisel mängus?

Kuupsatelliit on tegelikult täitsa tavaline väike robot, mille ehitamiseks pole tingimata vaja appi võtta suurt teadust. Vaja on vaid väga head inseneritööd, hoolsat katsetamist ning hästi läbi mõeldud ja töökindlat hankimise ja tootmise ahelat. Miks me ei ehita praegu näiteks USA Kuu-missioonidel kasutatud Saturn 5 tüüpi rakette, vaid käime kosmoses aina uute mudelitega? Põhjus on selles, et kuigi vanad täpsed tööjoonised on olemas, pole võimalik taastada kunagist raketi tootmise protsessi: vahepeal on osa tootjaid ja allhankijaid töö lõpetanud, muutunud on materjalide omadused ja nii edasi. Kui omal ajal ehitati näiteks kogu elektroonikasüsteem valmis nende osadega, mis töötasid toona saada olevaist kõige paremini, siis nüüd oleks vaja leida kunagiste komponentide asemele uued. Sama moodi pole ka satelliidi ehitamine mitte niivõrd ehitustöö, vaid selle ehitusprotsessi ehitamine. Ehk leida tuleb viis, kuidas niisugune keeruline elektroonikatoode saaks valmis ja läbiks nii vaakumi-, vibratsiooni- kui ka temperatuurikatsed, et see kosmoses töötaks, ning seda ikka uuesti ja uuesti.

Miks tuntakse kuupsatelliitide kasutamise vastu – olgu näiteks sidesüsteemides või Maa seires – kogu maailmas väga suurt huvi?

Kuupsatelliitide buumile on aidanud kaasa peamiselt nende odavus. Võrreldes suurte satelliitidega on nende ehitamine ja üles lennutamine sada korda odavam. Madal hind ja arendamise lihtsus on teinud kuupsatelliitidest ühe edukaima kosmoseinnovatsiooni kasvulava. Selle tõttu on kuupsatelliitidel kasutatavad tehnoloogiad arenenud kiiresti nii kaugele, et neid saab nüüd rakendada ka oluliste ülesannete täitmiseks. Näiteks asjade internet ehk 5G-side, kaugseire ja mitmed muud lahendused kasutavad kuupsatelliite.

Kõigeks nad siiski ei sobi ja nii on praegugi kosmose põhilised tööhobused ikkagi veidi suuremad satelliidid. Näiteks ICEYE radarid ja Starlinki sidesatelliidid on palju suuremad kui kuupsatelliidid.

Mõndagi saab siiski ka kuupsatelliitidega teha, näiteks neist koosnev Hiberi satelliitide parv jälgib kosmosest laevade ja suurte masinate signaale ning Planet teeb kuupsatelliitidega optilist kaugseiret. Idufirmasid, mis kasutavad kuupsatelliite, on kümnete kaupa.

Väikesed satelliidid on muutnud maailma, kuna suuri satelliite on olnud läbi aegade väga kallis ehitada. Ühe suure kaugseiresatelliidi ehitus on siiani läinud maksma 200 kuni 300 miljonit eurot ja neid ei saa seega väga palju teha. Kui niisugune satelliit on üleval ja tahame sellega näiteks Tallinnast või Tartust pilte teha, siis orbitaalmehaanika kohaselt avaneb selleks võimalus kord kahe nädala tagant. Kui satelliidi ülelennul juhtub ilm olema pilves, tuleb uut võimalust oodata kaks nädalat. Kui tahame soovitud kohtadest iga päev pilte saada, siis peaks meil selleks üleval olema vähemalt paarkümmend satelliiti. Ehk mida tihedamini tahame teatud paigast satelliidipilte saada, seda rohkem satelliite on vaja. Just siin tulevadki mängu väikesed ja odavad satelliidid, sest nende abil on võimalik luua orbiidile kümnetest või sadadest satelliitidest koosnev satelliidivõrk mõistliku hinnaga, mis hakkab ka äriliselt ära tasuma. Toimiva ärimudeli jaoks on vaja just odavat satelliiti. Ka see on kuupsatelliitide buumi tagant tõuganud.

Üks probleem, mida püütakse kuupsatelliitide abil uurida ja lahendada, on kosmoseprügi: enamasti kasutuna Maa ümber tiirlema jäänud tehiskaaslased või nende tükid. Nii on kuupsatelliitidel hakatud viimasel ajal katsetama tehnoloogiaid, mis edaspidi aitaksid juhtida kasutuks muutunud satelliidid Maa atmosfääri, et need seal ära põleks.

Tegelikult on iga satelliidi puhul üsna täpselt teada, millal nad lõpuks oma orbiidilt atmosfääri langevad. Seda on võimalik juba enne nende üleslennutamist umbkaudu välja arvutada.

Rahvusvaheliselt on kokku lepitud, et väikesatelliidi orbiidieluaeg ei tohi olla pikem kui 25 aastat. Selle aja sees peavad nad ennast alla juhtima või ise alla tulema. Selle piirangu tõttu jäävad kuupsatelliitide kõrgemad orbiidid maapinnast umbes 650 kilomeetri kõrgusele. Sealt tuleb ka nii-öelda passiivne satelliit paarikümne aastaga alla. USAs satelliitidele lube väljastav agentuur FCC on otsustanud, et väikesatelliitide eluiga peaks olema tulevikus ainult viis aastat, mistõttu ei tohiks neid viia umbes 500 kilomeetrist kõrgemale.

Nõnda on otsustatud, kuna kosmoseprügi on üha suurem probleem. Sedamööda, kuidas kasvab satelliitide hulk, suureneb ka nende kokkupõrkeoht. Kokkupõrgete sagenemine ja sellega kaasnev suur hulk satelliiditükke võib vallandada ahelreaktsiooni, mida nimetatakse Kessleri sündroomiks. Selle tagajärjel võib mõni orbiit täituda pisikesest kosmosepurust ja terve orbiitide vahemik võib muutuda kasutuskõlbmatuks.

Üks viis kosmoseprügiga võidelda on panna satelliidid madalamatele orbiitidele, kust nad õhutakistuse tõttu ise alla kukuvad. Teine võimalus oleks kasutada seadmeid, mis vähendaks satelliidi kiirust ja tooks nad sel moel madalamale, kuni nad atmosfääris meteoori kombel ära põlevad. Näiteks satelliidil Foresail-1 olnud Soome meteoroloogiainstituudis välja töötatud plasmapidur on just selline seadeldis, mis satelliidi atmosfääri toob.

Kas Aaltos meisterdatud satelliitidel on ka selliseid kosmosetehnoloogiaid, mis on laiemalt kasutusse võetud?

Neid on mitu. Näiteks kas või see sama ICEYE väga odav radarsatelliit, mida ettevõtte nüüd toodab ja ka teistele riikidele müüb. Satelliidi radari prototüüp on arendatud ja ehitatud Aalto ülikoolis.

Aalto-1 pardal olnud pisike spektraalkaamera on töötatud välja VTT uurimisinstituudis. Pärast Aalto-1 lendu on VTT arendanud sellest miniatuursest hüperspektraaltehnoloogiast terve perekonna kosmosekaameraid. VTT kaameraid on kasutatud mitmel kuupsatelliidil ja ka Euroopa kosmoseagentuuri teadusmissioonil.

Ülejärgmisel aastal saadab ESA kosmosesondi Hera lähemalt uurima asteroidi Didymos süsteemi. Didymose ümber tiirleva Dimorphose orbiiti õnnestus septembris kokkupõrkega veidi nihutada NASA kosmosesondil DART. Heral kasutatavad Aalto-1 spektraalkaamera järglased kuvavad DARTi tekitatud põrkekraatri keemilist koostist.

Ka hüperspektraalse kaugseirega tegelev Kuva Space kasutab VTT hüperspektraaltehnoloogiat.

Soomes on kosmosetehnoloogia vallas kauaaegsed kogemused. Kas tudengisatelliidiprogramm on aidanud selle valdkonna arengule kaasa?

Loomulikult. Meie laborist on kasvanud välja ICEYE, mis oma 500 töötajaga on praegu Soome suurim kosmosefirma. Neil on õnnestunud koguda 300 miljoni euro ulatuses investeeringuid ning ettevõtte väärtus läheneb ükssarviku tasemele ehk miljardile eurole. Võiks öelda, et ka meie tippkeskus on tudengisatelliidi järglane. Ka paljud teised Soome ülikoolid ehitavad satelliite. Näiteks Vaasa ja Oulu ülikoolis on käsil projektid.

Nii nagu Eestis andis ka Soome tudengisatelliidiprogramm väga olulise tõuke nii-öelda new-space’i valdkonna tekkele ja arengule. Loomulikult poleks Soome või Eesti new-space saanud tekkida, kui ka mujal maailmas poleks olnud kiiresti arenevat väikesatelliidibuumi. See turg on kiiresti kasvanud ja kasvab hoogsalt edasi.

Eestis ja Soomes on areng olnud veidi erinev. Pärast Aalto-1 lähetust võttis Soome kiiresti vastu oma esimese kosmoseseaduse ning hakkas seda ala reguleerima. Tehti ka esimesed New Space’i rahastusprogrammid ja väikesatelliidid kuulutati riikliku strateegia osaks. See aitas tugevalt kaasa ICEYE edule. Ka ESAga seotud projektid ja koostöövõimalused olid juba olemas ja toetasid paindlikult seda arengut. Eestis andis ESTCube-1 tegemine tõuke sellele, et riik üldse liituks ESA-ga. Seega on Eestis tulnud palju laiemalt süsteemi ehitada. Tänu sellele tööle on nüüd ka Eestis loodud edukad kosmosevaldkonnas tegutsevad firmad ja ala kasvab mühinal.

ESA on oluline riiklik kosmosetehnoloogia arendaja. ESA liikmemaks investeeritakse peaaegu tervenisti kodumaal kosmosetehnoloogiasse. Kui Soome maksab ESA liikmelisuse eest aastas 27 miljonit eurot, siis sellest vähemalt 25 miljonit kasutatakse kosmosetehnoloogia ja kaugseire arendamiseks Soome firmades ja instituutides. Seega, ESA liikmeks olemine tähendab turgu firmadele, kes tegelevad tehnoloogia arendamisega.

Eesti liikmemaks jääb paari miljoni kanti ja see panus on aidanud oluliselt kosmosetehnoloogia valdkonda arendada. ESA toetab ka kasvavaid idufirmasid. Nii mõnigi ESA rahastusest välja kasvanud ettevõtmine on suutnud hakata pakkuma enda tooteid ka erakapitali põhiselt.

ESTCube-1 ehitajad olid Eesti kosmosetehnoloogia ala esimene lai põlvkond. Varem see valdkond Eestis puudus, nüüd tegutsevad sel uuel alal ministeeriumides ja teistes organisatsioonides nimelt ESTCube'i vilistlased. Selles mõttes oli ESTCube-1 Eestile palju määravama tähtsusega sündmus: see oli esimene tõsine kosmosespetsialistide koolitusprogramm. Nüüd juhib see põlvkond kosmosevaldkonna arengut ja tegevust tõenäoliselt paar aastakümmet.

Soome esimese tudengisatelliidi Aalto-1 meeskond rõõmustab 2016. aastal satelliidi valmimise üle. Jaan Praks hoiab käes satelliidi varumudelit, temast vasakul seisab meeskonna liige Janne Kuhno ning paremal on Antti Kestilä ja Tuomas Tikka. Ees karbis on Aalto-1 lennumudel.
Soome esimese tudengisatelliidi Aalto-1 meeskond rõõmustab 2016. aastal satelliidi valmimise üle. Jaan Praks hoiab käes satelliidi varumudelit, temast vasakul seisab meeskonna liige Janne Kuhno ning paremal on Antti Kestilä ja Tuomas Tikka. Ees karbis on Aalto-1 lennumudel. Foto: Aalto Ülikool

Kas kosmosetehnoloogia on teie ülikoolis populaarne eriala?

Kosmoseteadust saab Soomes õppida ka mujal, aga kosmosetehnoloogiat ainult Aalto ülikoolis. Selleks on Aaltos omaette eriala. Magistrantide hulk pole suur, keskmiselt on neid aastas kümmekond. Oleme üks elektroonika ja nanotehnoloogia magistriprogrammi haru – kosmoseteadus ja -tehnoloogia. Selles väikeses harus tegutseb ainult kolm professorit: mina, Esa Kallio ja Anne Lähteenmäki. Mina töötan väikeste kuupsatelliitide ja nende platvormitehnoloogiatega ning mikrolainekaugseirega. Esa töötab plasmafüüsika uuringutega seotud missioonidega ja Anne on raadioastronoom. Nendel erialadel koolitame magistreid ja doktoreid. Mingit suuremat organisatsiooni meil ei ole.

Tegelikult ei peagi asutus tingimata suur olema, et selle töö laiemalt silma paistaks.

Mina näeks hea meelega, et Soome riik panustaks kosmosevaldkonda ja vastavasse koolitusse senisest natuke rohkem. Me ju näeme, kuivõrd keskne ja strateegiline on kosmosevaldkond juba praegu. Ajaga muutub see veelgi olulisemaks. Kui vaatame, mida näiteks Elon Musk kosmoses teeb, siis võib arvata, et oluline osa sidetaristust kolib peagi kosmosesse. Ka navigatsioon, kaugseire ja laiem teabe hankimine põhineb satelliitidel ja kosmosetehnoloogiatel. Soomes arenevadki asjad juba selles suunas, et kosmosesse panustatakse tulevikus oluliselt rohkem. Kõrgtehnoloogilise ühiskonna toimimist ei saa enam ette kujutada ilma kosmosetehnoloogiata ja nii on meil vaja ka selle ala spetsialiste.

Nii Eesti kui ka Soome kuuluvad Euroopa kosmosetööstuse sektorisse. Tänu Euroopa strateegilisele koostööle on Euroopal oma sõltumatu satelliitnavigatsioonisüsteem Galileo, Copernicuse satelliitkaugseiresüsteem, oma teadusmissioonid ja oma raketid: Ariane 5 ja Vega C. Tugevas konkurentsis eemalduvad praegu maailmas üksteisest Ameerika-Euroopa, Hiina ja Venemaa sektor. Ukraina sõda on näidanud, kuivõrd tähtis on omada teistest sõltumatuid süsteeme: vaatame selles valguses kas või Starlinki sidesatelliitide võrku või Ukrainas töötavaid navigatsioonisüsteeme. Tulevikus võib olla määrava tähtsusega oma satelliidisüsteemi olemasolu.

Kuivõrd tihe on teie töörühma läbikäimine Tõravere kolleegidega?

Kuna olen Tartu Ülikooli vilistlane, on meie suhted väga tihedad. Juba ESTCube-1 päevil olin projekti suve- ja sügiskoolide sage külaline. Üks ESTCube-1 meeskonna võtmemehi Andris Slavinskis oli järeldoktorantuuri ajal kaks ja pool aastat meie meeskonnas. Seega just vanemat ESTCube'i meeskonda tunnen üsna hästi.

Praegu oleme Tõravere teadlastega koos ESA Comet Interceptori ehk komeedipüüduri projektis. Tõraveres tehakse Mihkel Pajusalu juhtimisel sellele missioonile Opiku-nimelist kaamerasüsteemi ja meie omakorda töötame selle pilditöötlemise tarkvaraga.

Ka ESTCube-2 rühmaga teeme koostööd. Näiteks selle satelliidi pardale tuleva elektripurje seade on osaliselt välja töötatud Foresail-1 projekti käigus ja niimoodi sattus ESTCube'i pardale ka meie loodud lahendusi.

Aeg-ajalt käime üksteisel külas ning kui Eestis on satelliidi ehitamisel midagi puudu, siis ikka aitame. Hiljuti oli ESTCube’i tiimil vaja elektroonikaplaatide katmiseks kosmosekindlat lakki ja me saime neile seda kohe oma varudest saata. Kui oskame, siis aitame, ja õpime üksteiselt.

Peale satelliitide ehitamise on teie teadustöö keskendunud kaugseirele. Millega täpsemalt olete sel alal tegelenud?

Olen juba kaua tegelenud tehisavaradari kaugseirega, mida saab teha n-ö ICEYE-tüüpi radarsatelliitidega. Peale kaugseire metsanduslike kasutusvõimaluste olen tegelenud lume ja jää radarkaugseirega.

Metsade kaugseirega hakkasin tegelema juba sellal, kui töötasin tudengina Tartu observatooriumis Tiit Nilsoni ja Andres Kuuse töörühmas. Metsade kaugseires kasutatakse peamiselt kahte tüüpi andmeid: radaripilte ja optilisi pilte. Optilise seirevahendiga on võimalik hästi eristada näiteks metsas kasvavaid puuliike. Puude kõrgusest ja biomassist saab jällegi hea ülevaate radariandmete abil.

Eesti radarkaugseirega tegeleva seltskonnaga olen olnud siiani väga tihedalt seotud. Kaupo Voormansik oli järeldoktorandina mõnda aega minu rühmas ja hiljem juhendasime temaga koos Aire Oleski doktoritööd. Praegu juhib Kaupo oma radarkaugseire alal tegutsevat idufirmat KappaZeta. Sel suvel kaitses minu kaasjuhendamisel Tartu ülikoolis radarkaugseire alal doktoritöö Tauri Tampuu. Tauri uuris, kuidas saab kosmosest rabade «hingamist» mõõta. Nimelt liigub raba pind sesoonselt üles ja alla. Sellest on näha, kui palju on rabas vett. Tauri leidis, et seda võib ka satelliidilt mõõta, olgugi et liikumine on vaid mõned sentimeetrid nädalas.

Kuidas te Tõraverest Aalto ülikooli praegusele ametipostile jõudsite?

Elu koosneb paljudest juhustest. Minu abikaasa on soomlanna. Õppisime mõlemad Tartu Ülikoolis, mina füüsikat ja tema arstiteadust. Soomes kehtiva arstilitsentsi saamiseks pidi ta praktika tegema Soomes. Nõnda me koos Soome tulime ja jäimegi siia. Mina astusin Helsingi tehnikaülikoolis doktorantuuri ja sattusin täiesti juhuslikult kosmosetehnoloogia laborisse. Seal alustasin ka Aalto-1 projektiga. Kui 2013. aastal, mil meil oli juba käsil Aalto-1 ehitamine, kuulutati välja konkurss labori kaasprofessori kohale, siis otsustasin kandideerida. Nõnda saigi minust professor. Oma töörühmaga olen teinud valmis kolm kuupsatelliiti: Aalto-1, Aalto-2 ja Foresail-1. Samas olen olnud seotud ka teiste Soome, Norra ja Rootsi satelliitide ehitamisega.

Artikkel ilmus ajakirja Horisont novembri-detsembri numbris.

Foto: Horisont / MTÜ Loodusajakiri
Tagasi üles