Eija Tanskasen tutkimus auttaa suomalaista yhteiskuntaa suojautumaan aurinkomyrskyjen riskeiltä. Tanskanen myös arvioi, että kymmenen vuoden päästä osa tutkimustuloksista on jo kaupallisessa käytössä ja avaruutta voidaan hyödyntää uusilla tavoilla.

Avaruusfysiikan professorin Eija Tanskasen työhuoneen nurkassa nököttää puolentoista metrin korkuinen metalliteline, jonka päähän on kiinnitetty runsaasti elektroniikkaa ja piuhoja. Pöydällä taas on kaksi pienempää esinettä, toinen kevyempi kuin muistitikku ja toinen sim-kortin kokoinen.

”Nämä ovat nykyisiä maan magneettikentän mittauslaitteita, tuo iso näyttää millaisia ne olivat ennen”, kertoo Tanskanen.

Tanskanen on aiemmin työskennellyt avaruusfysiikan professorina Bergenin yliopistossa Norjassa ja tutkijana NASA:n avaruustutkimuskeskuksessa Yhdysvalloissa. Nyt hän vierailee Aalto-yliopistossa ja johtaa ReSoLVE-huippututkimusyksikön magnetismitiimiä. Se tutkii geomagneettisia häiriöitä sekä kehittää uudentyyppisiä mittalaitteita, joita voi käyttää myös vedessä ja piensatelliiteissa.

FIM Lounge asiantuntija Eija Tanskanen aurinkomyrsky 2
Taustalla oleva tähtijoukko nimeltä 30 Doradus koostuu tähdistä, jotka eivät ole enää gravitaation yhteensitomia. Tumma alue edessä on tiheämpi pölypilvi.

Avaruuteen lähetettävien mittalaitteiden on kestettävä huomattavasti kovempia olosuhteita kuin maanpäällisten.

Laitteiden ja komponenttien kehitys selittää osaltaan, miksi Aalto-yliopisto pystyy helmikuussa lähettämään ensimmäisen suomalaisen satelliitin avaruuteen. Komponentit ovat pienentyneet ja halventuneet niin, että yhä useampi tutkimuslaitos pystyy kehittämään oman lyhytaikaisen piensatelliittimission ilman valtavaa budjettia.


”Tutkimuslaitteet ovat kehittyneet pieniksi ja tehokkaiksi: tällainen pieni mittari lentää jo ketterästi.”

Aalto-satelliittien hyötykuormaa kehitetään useissa suomalaisissa yliopistoissa ja tutkimuslaitoksissa. Aalto-yliopiston ensimmäinen satelliitti Aalto-1 lentää ensi vuonna. Naapurimaa Viro on jo oman ensimmäisen piensatelliittinsa, ESTCube-1:n, laukaissut. Piensatelliitteihin liittyvää tietotaitoa onkin tuotu Suomeen muun muassa Virosta.

FIM Lounge asiantuntija Eija Tanskanen aurinkomyrsky 2

Pohjois-Suomessa, revontulien alla, kasvaneen Tanskasen uteliaisuus taivaankappaleita kohtaan syntyi jo lapsuudessa.

”Kyselin paljon ja sain vastauksia, mutta pian alkoi tuntua, että vastaukset olivat riittämättömiä ja hain lisää tietoa itse. Pikkuhiljaa kysymykset alkoivat tarkentua, opintosuunnaksi löytyi tähtitiede ja avaruustiede.”

Geomagneettisilla mittauksilla seurataan maan magneettikentän tilaa ja analysoidaan, mikä siihen vaikuttaa. Maan magneettikenttä suojaa maapalloa avaruuden häiriöiltä, kuten säteilyltä ja hiukkasilta. Ilman sitä elämä maapallolla olisi mahdotonta.


”Toisinaan kenttä on vahvempi, toisinaan heikompi. Auringosta tulee häiriöitä, kuten aurinkomyrskyjä, jotka häiritsevät esimerkiksi matkapuhelimia ja paikantamista.”

Aurinkomyrskyt kuulostavat ehkä tutuilta, koska olemme oppineet että ne liittyvät revontuliin: mitä enemmän auringon aktiivisuutta, sitä enemmän revontulia. Myrskyillä voi kuitenkin olla myös vakavampia vaikutuksia – itse asiassa ne on listattu kuuden suurimman suomalaista yhteiskuntaa uhkaavan riskin joukkoon vuonna 2015 valmistuneessa raportissa.

”Aurinkomyrskyt haittaavat suunnistusta lentoliikenteessä ja satelliittien aurinkopaneeleita ja muuta elektroniikkaa sekä välillisesti monia yhteiskunnan toimintoja. Pahimmillaan aurinkomyrsky saattaa katkaista sähkönsiirron, lämmönjakelun ja vedenjakelun suurelta alueelta. Tavoitteemme on ymmärtää, miksi ja milloin aurinkomyrskyjä tulee, pystytäänkö niitä ennakoimaan ja miten saataisiin kriittisimmät toiminnot pidettyä yllä myrskyistä huolimatta.”

FIM Lounge asiantuntija Eija Tanskanen aurinkomyrsky 3

Jo väitöskirjassaan Tanskanen teki uraauurtavan oivalluksen: magneettinen häiriöisyys lähiavaruudessa oli huomattavasti enemmän aurinkotuulen aiheuttamaa kuin siihen asti oli oletettu. Maan magneettikentän suoja ei ollutkaan niin hyvä kuin kuviteltiin. Nykyisin tutkimuskohteena on erityisesti häiriöiden vaihtelu vuodesta ja vuodenajasta toiseen.


”Olemme kuvitelleet, että geomagneettisia häiriöitä esiintyy eniten keväällä ja syksyllä. Mutta tämä pitää paikkansa vain tilastollisesti, yksittäisenä vuotena häiriöitä voi esiintyä minä vuodenaikana tahansa – riippuen auringon aktiivisuudesta.”

Eri suuruisten aurinkomyrskyjen esiintymistiheys vaihtelee. Revontulia on pohjoisessa revontuliovaalilla päivittäin ja Keski-Suomessakin noin kerran viikossa. Hyvin yleistä on sekin, että napa-alueen ylittävä lentoliikenne joutuu siirtymään eteläisemmälle reitille aurinkomyrskyjen takia.

”Satelliittiliikennettä häiritsevä aurinkomyrsky on noin kerran kuukaudessa. Ehkä kerran vuodessa on tilanne, jossa vaarasta varoitetaan laajemminkin. Sähköntuotannon häiriöriski voisi olla ehkä kerran sadassa vuodessa”, arvioi Tanskanen.

Siis todella vakava häiriökin on todennäköisempi uhka kuin vaikkapa maanjäristys Suomen korkeudella.

Ei ole sattumaa, että geomagneettinen tutkimus on Suomessa huipputasoista – mutta ei se ole myöskään pelkästään suomalaisten omaa ansiota. Pohjois-Suomi vain sattuu olemaan niitä harvoja alueita, joilla revontuliovaali sijaitsee mantereen päällä. Siksi alun perin ulkomaiset tutkijat ovat tulleet tänne tekemään mittauksia.


”Suomesta on lähes 150 vuoden ajalta laadukkaita magneettisia mittauksia, pitkiä yhtenäisiä aikasarjoja. Vaikka tuli Lapin sota, mittauksia ei lopetettu.”

Nyt tosin Tanskasta huolettaa, että leikkaukset infrastruktuuriresursseissa uhkaavat mittausten jatkuvuutta. Mittauksia tekee nykyisin Suomessa kaksi laadukasta observatoriota, Nurmijärvi ja Sodankylä, ja noin 30 muuta hyvälaatuista mitta-asemaa.

”Jos mittaussarja nyt katkeaa, kestää yli sata vuotta ennen kuin olemme taas lähtöpisteessä. Mittalaitteen pitää olla siinä samassa paikassa, mihin se on kerran laitettu”, Tanskanen perustelee.

Avaruuteen voi siis nykyisin lähettää 10 kertaa 10 kertaa 10 kuutiosentin kokoisen piensatelliitin, tai rakentaa vähän isomman parista kolmesta tällaisesta kuutiosta. Kyseessä ei kuitenkaan ole pelkkä leikittely: Suomalaisia on jo Suomi-100-satelliitin ja Aalto-1:n lisäksi mukana muun muassa ESTCube-satelliittien kehitystyössä. Hyötykuormina on kameroiden, hiukkasmittalaitteiden ja magnetometrien lisäksi plasmajarru ja liekatesti.

”Satelliitin kulkua täytyy joskus jarruttaa ja siihen tarvitaan Ilmatieteen laitoksella kehitetty plasmajarru, josta odotetaan ratkaisua myös alati pahenevaan avaruusromuongelmaan. Liekatesti taas liittyy propulsiotekniikkaan, uuteen kulkemismuotoon avaruudessa.”

FIM Lounge asiantuntija Eija Tanskanen aurinkomyrsky
Taustalla on Hubble-teleskoopin ottama kuva tähtijoukosta, josta on toistaiseksi pystytty identifioimaan enemmän kuin 800 000 tähteä.

Tanskasen lisäksi piensatelliittitoiminassa ovat Suomesta mukana muun muassa Suomi-100-satelliitin päätutkija Esa Kallio, Aalto-1-satelliitin johtaja Jaan Praks, sähköpurjeen keksijä Pekka Janhunen sekä Janhusen tutkimustiimissä Jouni Envall (sähköpurjelieka ja piensatelliittihyötykuormat) ja Petri Toivanen (sähköpurjelieka ja sähköpurjeen dynamiikka).

Tanskanen arvioi, että kymmenen vuoden päästä osa nyt testattavasta teknologiasta on jo kaupallisessa käytössä ja avaruutta hyödynnetään uusilla tavoilla. Kansainvälisesti avaruusteknologian kehitystä rahoittavat perinteisten tahojen kuten avaruusjärjestöjen ESAn ja NASAn lisäksi monet yksityiset sijoittajat kuten Elon Musk.


”Kaivostoiminnasta avaruudessa puhutaan jo sillä tasolla, kuka menee louhimaan minnekin.”

”Mitä enemmän meillä on Suomessa tämän alan tutkimusta ja insinööriosaamista, sitä suurempiin teknologisiin uhkayrityksiin voimme lähteä mukaan. Kun on osaamista ja työvoimaa, teknologiaharppaukset ovat mahdollisia.”

Norjassa työskennellessään Tanskanen havaitsi, että perinteikäs tutkimusmatkailijakansa suhtautuu samalla asenteella myös avaruuteen.

”Sellaista ajattelua toivoisin näkeväni täälläkin. Olemme tottuneet menemään metsälle ja kalaan – mitä jos menisimme vielä pitemmälle? Uskon että meillä voisi olla suurtakin potentiaalia tutkimusmatkailuun. Siksi lähetämme jo opiskelijoita tekemään revontuli- ja aurinkomyrskytutkimusta Huippuvuorille, olisiko seuraavaksi vuorossa Etelämanner.”

22.12.2016