/nginx/o/2025/04/10/16768514t1h1bc8.jpg)
:format(webp)/nginx/o/2025/04/10/16768549t1h882f.jpg)
Satelliidid Koit ja Hämarik on pea igaühe vastuseks, kui uurida, mida põnevat on Tehnikaülikool kosmosevaldkonnas teinud. See pole aga sugugi ainus kosmosevaldkonna projekt. Teadlased töötavad iga päev väga eriilmeliste arenduste kallal, et kosmosevaldkonna arengule kaasa aidata ja satelliidid ühiskonna heaks tööle panna.
Vaatame ülemaailmsel kosmosepäeval, mis on täna, 12. aprillil, mida on seni tehtud ja millistes valdkondades Eesti silma paistab.
Tudengisatelliit ehitab väikest, aga võimsat SUTS-u
Eestis on tudengisatelliite ehitatud juba üle 15 aasta ning selle aja jooksul on startinud ka esimesed TalTechi satelliidid. Koit ja Hämarik lendasid orbiidile 2019. ja 2020. aastal.
Tänaseks on mõlemad jõudnud oma ettenähtud eluea lõppu ning 2024. aastal langesid nad alla atmosfääri, kus hõõrdejõud ja suur kiirus satelliidid ära põletas ja nad ei jäänud prügina kosmosesse.
Koolide ja ülikoolide ühine Eesti Tudengisatelliidi Sihtasutus, kuhu kuulub ka Tehnikaülikool, ehitab juba teist aastat satelliiti nimega SUTS (Strateegiliste Uuenduste Testimise Satelliit).
«Tudengisatelliidis on jõud ühendanud TalTechi, Tartu Ülikooli ja teiste koolide ja ülikoolide tudengid, et üheskoos maailma tasemel kosmosemissioone arendada,» ütles Tudengisatelliiti juhtiv TalTechi doktorant Katriin Kristmann.
Tudengisatelliidi SA varasem projekt oli satelliit nimega ESTCube-2 – siis toimetati peamiselt Tartu observatooriumi juures.
«Paljud mäletavad, et ESTCube-2 startis kosmose suunas Prantsuse raketifirma Arianespace raketiga juba 2023. aasta sügisel, kuid praegu satelliiti siiski orbiidil ei ole. ESTCube-2 ehitati küll valmis, kuid see ei jõudnud kunagi orbiidile. Kes soovib teada, mis satelliidiga juhtus, siis veebruaris esilinastus kinodes dokumentaalfilm „ESTCube-2: 10 aastat tähtedeni», rääkis Kristmann. Film jutustab loo satelliidi sünnist, pikast arendusest, teaduslikust missioonist ning sellest, mis juhtus stardipäeval. Nimelt ei jõudnudki ESTCube-2 orbiidile – tõenäoliselt stardikapsli rikke tõttu ei eraldunud satelliit kapslist ning hävis koos raketiga.
SUTS-u projektis arendatakse kolmeühikulist pikosatelliiti, mis testib koostöös eraettevõtetega Maa lähiorbiidil kahte uut tehnoloogiat. Projekti eesmärk on teha koostööd erinevate ülikoolide vahel, ühendades kõik Eesti kosmosehuvilised tudengid sama eesmärgi juurde. SUTSuga liitumiseks tasub hoida silma peal Tudengisatelliidi sotsiaalmeediakanalitel.
Mektory maja katusel oleva maajaama kosmilised võimalused
Ilmselt on Mustamäel liikujad tähele pannud Mektory katusel paiknevat 5-meetrise läbimõõduga «satipanni», täpsemalt paraboolantenni, mis seati püsti satelliitidega Koit ja Hämarik side pidamiseks.
Tähelepanelikumad on ehk märganud ka selle kõrval olevaid suuri Yagi-tüüpi antenne. Satelliitide ehituses tarkvaraspetsialistina osalenud Madis Kaal selgitas, et paraboolantenni kasutatakse satelliitidelt saadetud signaali vastuvõtmiseks, Yagi antenne aga maalt satelliitidele käskude saatmiseks. Kaal kirjeldab, et maajaama tarkvara pöörab ülelendude ajal antenne konkreetse satelliidi suunas ning reguleerib vastuvõtu- ja saatesagedusi, salvestab andmeid ning saadab satelliidile käske.
«Nüüd, kui mõlemad Tehnikaülikooli satelliidid on oma elu ära elanud, on jaam mõnda aega uusi ülesandeid oodanud,» märkis tarkvaraspetsialist.
Maajaama saab aga kasutada ka teiste satelliitide jälgimiseks, mis kuuluvad näiteks Euroopa Kosmoseagentuurile või teistele ülikoolidele. Madis Kaal tõi välja, et Eestis arendatakse ka esimesi kommertssatelliite, mida plaanivad ettevõtted Spaceit ja KappaZeta: «TalTechi maajaam võib olla ka nende satelliitide jaoks võimalus sidepidamiseks.»
Madis Kaalu sõnul on üks lähituleviku ülesanne sidepidamine tudengisatelliidiga SUTS, mille jaoks saab juba ka maapealseid katsetusi teha. Maajaama abil on tema sõnul võimalik õpetada tudengitele moodsaid tehnikaid telekommunikatsiooni ja küberturvalisuse valdkondadest, millega on TalTechis tegelema asunud küberkriminalistika lektor dr Adrian Venables. Maajaama tarkvara on uue rolli täitmise ettevalmistuseks juba väikeseid uuendusi saanud.
«Huvitava lisatööna saab TalTechi maajaama kasutada ka raadioteleskoobina. Astronoomiahuvilised on juba maajaamaga tutvumas käinud ja uurivad, kuidas paraboolantenni teleskoobi rollis rakendada,» rääkis Madis Kaal.
/nginx/o/2025/04/10/16768556t1h56fe.jpg)
Kosmose küberjulgeolek vajab õppimist
Alates 2025. aasta sügisest on TalTech ainus Eesti ülikool, kus saab magistritasemel küberturvalisust õppida.
Varasem ühisprogramm Tartuga on suletud, uuendatud õppekava on nüüd täielikult TalTechi pakutav. Võrreldes varasema programmiga on lisandunud mitmeid uusi õppeaineid, sealhulgas «Kosmose küberturbe alused».
Selles aines omandavad tudengid teadmisi kosmosekeskkonna füüsilistest omadustest, küberturvalisest tegutsemisest ning eri tüüpi satelliitide orbiidi eripäradest. Õppeaine tutvustab ka ainulaadseid tööriistu ja süsteemide küberturbega seotud väljakutseid.
Õppeaines omandatud teadmised on väärtuslikud nii kosmosetööstusega seotud ettevõtetele ja organisatsioonidele kui ka satelliitside, satelliitide projekteerimise ja muude seotud erialade jaoks. Pärast magistriõppe läbimist saab õpinguid jätkata doktorantuuris.
«Eestis on kõrgelt arenenud küberturbe sektor, mis loob meile suurepärased võimalused konkurentsivõimelise õppekava pakkumiseks,» selgitab programmijuht Adrian Nicholas Venables. Ta loodab, et küberturbe õppe- ja teadustöös saab tulevikus kasutada ka Mektory katusel asuvat satelliitantenni, eeldusel, et leitakse vahendid selle hooldamiseks ja uuendamiseks. «See on haruldane ressurss, mida vaid vähesed ülikoolid omavad, ning see annab meile ainulaadse eelise nii õppetöös kui ka teadustegevuses,» lisab ta.
Venablesi sõnul on küberturbe õpetamine TalTechis nii bakalaureuse- kui ka magistritasemel hästi arenenud ning uus magistriprogramm tagab, et õppekava ja -ainete sisu püsivad ajakohased, et toime tulla praeguste ja tulevaste küberohtudega: «Kosmose küberturbe aluste aine on esimene omataoline Eesti ülikoolides ning muutub iga semestriga aina põhjalikumaks. Meie visioon on, et Eestist saab selle valdkonna eestvedaja ning TalTechist esimene küberturbe institutsioon Euroopa Kosmoseagentuuris.»
Uutmoodi päikesepaneelide ja satelliitide kaitsekile kaitseb karmi kosmose eest
Päikesepaneelid on kosmoses väga olulised – need varustavad satelliite ja kosmoselaevu töötamiseks vajaliku energiaga. Kuid kosmosekeskkond on äärmiselt karm: seal on mitmeid tegureid, mis võivad päikesepaneele kahjustada, näiteks atomaarne hapnik ja ultraviolettkiirgus.
Tavalised kaitsekihid, nagu klaasist valmistatud kattematerjalid, ei pruugi olla piisavalt kerged, vastupidavad ja paindlikud, et tagada optimaalset kaitset kosmoses.
Päikeseenergeetika materjalide teaduslabori dotsent Sergei Bereznev rääkis, et selleks kasutatakse uusi materjale, mis koosnevad polüsilasaanist ja süsiniknanotorudest. «Polüsilasaan on eelkeraamiline polümeer, mis kuumutamisel või ultraviolettkiirguse mõjul muutub keraamiliseks materjaliks. See moodustab kihi, mis kaitseb päikesepaneele aatomhapniku ja UV-kiirguse eest. Samuti on see väga kerge ega lisa kosmoselaevale märkimisväärset massi,» selgitas dotsent, «kui ühendame polüsilasaanikihiga süsiniknanotorud, mis on erakordselt tugevad, suureneb kaitsekihi vastupidavus mikrometeoriitidele ja temperatuurimuutustele veelgi.»
Need läbipaistvad kihid on paljulubavad päikesepaneelide ja satelliitide kaitseks ning aitavad pikendada tööiga kosmoses.
Päikeseenergeetika materjalide teaduslabori eksperdid on avaldanud polüsilasaanil põhinevate kaitsekatete uurimise kohta ka mitmeid teadusartikleid, lisaks valmib Bereznevi juhendamisel doktorant-nooremteaduril Elizaveta Shmaginal sel teemal doktoritöö.
/nginx/o/2025/04/10/16768562t1h9d7e.jpg)
Kosmosetehnoloogiaks olulised kiibid «Made in Estonia»
Kosmoselahendused peavad ressursi- ja kuluefektiivsed olema mitmel põhjusel. Töökindla arvutusriistvara keskuse juhataja professor Maksim Jenihhin selgitab: «Kosmosemissioonid on piiratud energia ja arvutusvõimekusega. Samuti on iga lisanduv töökindlusmehhanism seotud lisakulude või isegi süsteemi suuruse ja kaalu suurenemisega, mis on kosmosetehnoloogias kriitilised piirangud. Seetõttu on oluline leida tasakaal – töötada välja nutikad, efektiivsed lahendused, mis suudavad ennetada, tuvastada ja parandada vigu, ilma et need koormaksid süsteemi liigselt või teeksid missiooni liialt kulukaks.»
Nende väljatöötamisega tegeletakse TIRAMISU, TAICHIP ja CRASHLESS projektides.
Keerulised nanoelektroonilised kiibid ja eriti serva-AI (edge-AI) kiibid mängivad tänapäeva kosmosemissioonides üha suuremat rolli. Jenihhin rõhutas, et kui sellised kiipidel põhinevad süsteemid ei ole piisavalt töökindlad, võib see põhjustada missiooni tõrkeid või isegi täieliku ebaõnnestumise – kui süsteem on juba orbiidil või kaugemal, puudub võimalus seda füüsiliselt hooldada ja parandada.
Serva-AI tähendab tehisintellekti mudelite kasutamist seadmeis endis, nagu nutitelefonid, asjade interneti seadmed (IoT), droonid, autonoomsed sõidukid ja andurid, mis asuvad võrgu «serval».
«Erinevalt traditsioonilisest tehisintellektist, mis töötleb andmeid kesksetes pilveserverites, teeb serva-AI arvutused seadmes endas. See annab mitmeid eeliseid: kiirem töötlemine, parem privaatsus, väiksem internetikasutus ja võimalus töötada ka ilma internetiühenduseta,» selgitas Jenihhin.
Ta tõi näite, et autonoomne sõiduk võib kasutada serva-AI-d, et töödelda reaalajas andmeid kaameratest ja sensoritest ja teha koheseid sõiduotsuseid ilma kaugserverit vajamata. Jenihhin lisas, et samamoodi võivad meditsiinilised kantavad seadmed kasutada serva-AI-d eluliste näitajate jälgimiseks ja kõrvalekallete kiireks avastamiseks.
«Selleks vajame serva-AI kiipe, mis on spetsiaalselt loodud tehisintellekti ülesannete tõhusaks täitmiseks seadmetes, millel on piiratud võimsus, energia ja mälu. Need kiibid on optimeeritud juba väljaõpetatud mudelite täitmiseks seadmetes kohapeal,» selgitas Jenihhin.
Artikkel ilmus algselt Tehnikaülikooli ajakirjas Mente et Manu.