Planck-luotaimessa ollut radiovastaanotin ylitti odotukset

Euroopan avaruusjärjestön ESA:n Planck-luotain sai päätökseen tieteellisen tehtävänsä 23.10.2013, jolloin se sammutettiin. Luotaimessa oli VTT:n yhdessä muiden suomalaisten tutkijoiden kanssa kehittämä äärimmäisen herkkä ja tarkka 70 gigahertsin taajuudella toimiva radiovastaanotin. Sillä mitattiin avaruudessa kosmista mikroaaltotaustasäteilyä. Mittaustulosten avulla voidaan arvioida yhä tarkemmin maailmankaikkeuden syntyä ja ikää sekä pimeän aineen ja energian määrää. Näiden tulosten hyödyntäminen jatkuu, ja tuloksia julkaistaan vuonna 2014.

VTT:n johdolla kehitetty maailman herkin radiovastaanotin toimi moitteettomasti luotaimen laukaisusta sen toiminnan lopettamiseen asti. Tämä oli kaksi kertaa pitempään kuin alun perin arvioitiin.

Planck-luotain laukaistiin avaruuteen noin 1,5 miljoonaa kilometriä maasta sijaitsevalle L2-radalle toukokuussa 2009. Se kiersi auringon samassa ajassa kuin maa, jotta siihen saatiin yhteydet.

Radiovastaanottimen mittausten avulla voidaan tarkentaa maailmankaikkeuden ikää, geometriaa sekä näkymättömän pimeän aineen ja pimeän energian määrää. Pimeää ainetta ei pysty suoraan havainnoimaan vaan sen vaikutus ja määrä näkyy epäsuorasti mm. galaksien liikkeessä. Tietoa kaikkialla olevasta näkymättömästä pimeästä energiasta tarvitaan selittämään vasta vuonna 1998 havaittu maailmankaikkeuden kiihtyvä laajeneminen.

Maailmankaikkeuden iäksi on arvioitu tähän mennessä noin 13,7 miljardia vuotta. Ikä tarkentui 13,8. miljardiksi vuodeksi mittaustulosten avulla. Näkyvien osien, kuten tähtien, galaksien ja sumujen, osuuden kaikesta maailmankaikkeuden aineesta arvioidaan olevan noin viisi prosenttia. Pimeän aineen ja energian määrästä saadaan mittaustulosten avulla tarkempaa tietoa.

Suomalaisten osuus vuonna 1996 alkaneessa ESA:n satojen miljoonien eurojen Planck-luotainhankkeesta oli todella merkittävä. Suomalaiset kehittivät koko hankkeen onnistumisen kannalta erittäin tärkeän ja teknisesti vaativan radiovastaanottimen. Sillä mitattua tietoa analysoidaan edistyksellisin datankäsittely- ja kuvantamismenetelmin.

Avaruusteknologian on oltava poikkeuksellisen luotettavaa, kevyttä ja energiatehokasta. Vaativiin oloihin kehitetty avaruusteknologia puskee eteenpäin myös maanpäällisen teknologian kehitystä. Avaruuteen kehitetty osaaminen löytää usein tiensä myös kuluttajatuotteisiin, kuten älypuhelimiin.

Pitkäjänteinen teknologian kehittäminen on ollut tärkeää. Planck oli juuri tällainen hanke, jossa kehitettiin maailmanluokan radiotekniikkaa ja luotiin merkittävää teknologista pohjaa toteuttaa langattoman viestinnän ratkaisuja ja kuvantamisen menetelmiä kaupallisiin tarpeisiin. Kehitettyä teknologiaa voidaan hyödyntää monipuolisesti tietoliikenneverkoissa ja tukiasemissa, mobiili- ja elektroniikkalaitteissa, älykkäissä matkanopeussäätimissä sekä vaatteiden läpi näkyvissä turvatarkastuslaitteissa.

Radiovastaanottimen kehittämiseen osallistui 15 suomalaista tutkijaa VTT:n ja Aalto-yliopiston MilliLab-tutkimuslaboratorion johdolla. Sen kehittäminen kesti kaikkiaan yli kymmenen vuotta. Suunnitteluun ja rakentamiseen osallistui VTT:n ja Aalto-yliopiston Metsähovin radiotutkimusaseman lisäksi elektroniikkajärjestelmiin erikoistunut insinööritoimisto DA-Design Oy. Helsingin yliopisto, Metsähovin radiotutkimusasema ja Turun yliopiston Tuorlan Observatorio ovat keskeisessä asemassa mittaustulosten hyödyntämisessä. Hankkeen rahoittamiseen osallistuivat VTT:n lisäksi Tekes ja Suomen Akatemia.

ESA:n mittavaan Planck-luotainhankkeeseen on osallistunut tähän mennessä kaikkiaan noin 400 kansainvälistä tutkijaa.

Mainokset