Suomalaisen insinöörityöpalkinnon voittajat Tuomas Tikka (vas.), Jaan Praks, Antti Kestilä, Rafal Modrzewski ja Pekka Laurila.
Suomalaisen insinöörityöpalkinnon 2019 voittajat
Kuvaaja
Markus Sommers
Kirjoittaja
Petja Partanen

Suomalainen insinöörityöpalkinto avaruuden valloittajille

Opiskelijavoimin syntynyt Aalto-1, maitopurkin kokoinen CubeSat-nanosatelliitti, oli lähtölaukaus uudelle suomalaiselle miljardiluokan avaruusbisnekselle.

Suomalaisen insinöörityöpalkinnon voittajien kuvaussessio Otaniemessä Euroopan avaruusjärjestö ESA:n yrityshautomon tiloissa alkaa nopeasti muistuttaa luokkakokousta. Iloista puheensorinaa vaientavat vain kaiuttoman huoneen seinät.

Aallon avaruustekniikan professori Jaan Praks tenttaa entistä opiskelijaansa, Iceye oy:n toimitusjohtaja Rafal Modrzewskia yhtiön satelliittien teknisistä detaljeista. Kun 50 miljoonan euron rahoituksen keränneen yrityksen kaikki 18 tutkasatelliittia ovat taivaalla, lupaa Iceye huipputarkkaa kuvaa mistä tahansa maapallon kolkasta muutaman tunnin toimitusajalla, päivin tai öin, satoi tai paistoi.

Kun perhetilanteet ja muut tärkeät kuulumiset on vaihdettu, avaa Reaktor Space Labin toimitusjohtaja Tuomas Tikka salkkunsa, josta paljastuu näköiskappale jo 180 vuorokautta yli 7 kilometrin sekuntinopeudella maapalloa kiertäneestä Reaktor Hello World -satelliitista. VTT:n kehittämän hyperspektrikameran linssin läpi maapalloa katseleva nanosatelliitti on toiminut moitteettomasti kiertoradallaan 500 kilometrin korkeudessa. 

– Tästä kaikki alkoi, hihkaisee Praks kaiuttomassa huoneessa näytteillä olevan Aalto-1:n mallin äärellä.

Salamavalo räpsyy, ja opiskelijoiden suunnittelema ensimmäinen suomalaissatelliitti tallentuu kuvaajan muistikortille. Se oikea Aalto-1 on kiertänyt maapalloa jo parin vuoden ajan. 

Harjoitustyöstä se lähti

Tasan 10 vuotta sitten ensimmäinen suomalainen satelliitti oli vain harjoitustyöidea Avaruustekniikan erikoistyö -kurssilla opettaneiden lehtori Praksin ja jatko-opiskelija Antti Kestilän päissä. 

– Meillä oli vuonna 2009 hyvä tiimi avaruustekniikan opiskelijoita, joille piti keksiä tekemistä seuraavaksi kevääksi, Praks muistelee.

Aika oli suosiollinen, sillä Aalto-yliopiston perustaminen oli hyvässä vauhdissa, ja haastavat tekniset projektit saivat rahoitusta. TKK:n silloinen rehtori Matti Pursula innostui hankkeesta, sillä hän oli juuri tutustunut sveitsiläiseen SwissCube -projektin. Selvää oli, että myös opiskelijat olivat ensimmäisen suomalaisen satelliitin rakentamisesta enemmän kuin innoissaan. 

Opiskelijat olivat ensimmäisen satelliitin rakentamisesta enemmän kuin innoissaan.

– Minä olin hankkeen vetäjä, Kestilä oli Aalto-1:n systeemisuunnittelija, Tuomas Tikka oli hankkeen ensimmäinen diplomityöntekijä, Praks kertoo. 

Satelliittia tulivat rakentamaan myös Erasmus-vaihdossa Otaniemessä ollut radiotekniikan opiskelija Rafal Modrzewski ja geoinformaatikkaa opiskellut Pekka Laurila

Ensimmäisen Aalto-satelliitin suunnittelun ohessa Kestilä, Modrzewski ja Laurila lähtivät kesällä 2012 Aallon yrittäjyyskurssille. 

– Kurssin kuluessa bisnesidea tutkien lähettämisestä taivaalle kehittyi nykymuotoonsa, muistelee Kestilä, yksi Iceye-hankkeen käynnistäjistä. 

Tuolloin arktisen napajään nopea väheneminen oli paljon esillä julkisuudessa. Uusi tutkateknologia olisi hyvä keino ilmiön havainnointiin. Kolmikko kirjoitti kurssin jälkeen menestyksekkään Tekes-hakemuksen, ja lähti kaupallistamaan SAR-tutkateknologiaa aluksi yliopiston tutkimushankkeena. 

SAR-tutka näkee kaikkialle 

Tänään Iceye oy on yksi kuumimmista suomalaisista startup-yrityksistä. 

– Me olemme startup-vaiheessa, mutta taustalla on yli 50 miljoonaa rahoitusta. Tähtäämme tutkateknologiallamme maailman johtavaksi toimijaksi, Iceyen strategiajohtaja Pekka Laurila kertoo.

Nyt taivaalla on kaksi vuonna 2018 laukaistua Iceye-satelliittia, ja vuoden 2019 aikana kiertoradalla pitäisi olla neljä uutta Iceye-satelliittien hyötykuormana maapalloa kiertävää SAR-mikroaaltotutkaa.

SAR-nimitys tulee sanoista Synthetic Aperture Radar, jonka voi kääntää suuren laskennallisen läpimitan tutkaksi. Tutkan antenni luodaan laskennallisesti satelliitin liikkuessa taivaalla. Mikroaaltokaiut tallennetaan muistiin ja käsitellään yhdessä, aivan kuin ne olisi mitattu yhdestä hyvin suuresta antennista. 

– Iceye on maailman pienin avaruudesta kuvaava tutka. Pieni koko on tärkeää, jotta voimme järkevällä sijoituksella pyörittää suurta satelliittirypästä, Laurila kertoo.

Iceyen bisneslupaus on luotettavuus, sillä se kuvaa myös pimeällä ja pilvien läpi. Tämä on kiinnostanut varmasti Yhdysvaltain puolustusministeriötä, joka on yksi Iceyen maksavista asiakkaista. Kahdeksantoista satelliitin voimin kuvia saadaan joka maapallon kolkalta riittävän tiheästi, noin kolmen tunnin välein. 

– Saamme silloin mistä tahansa maapallolta tarkkaa päivittäistä dataa, ja voimme tulkita tapahtuneita muutoksia. Se on palvelu, mitä ei tällä hetkellä saa mistään, Laurila kertoo.  

Tulvan tai hurrikaanin iskiessä tuottaa avaruuden mikroaaltosilmä nopeasti kuvaa katastrofialueilta myös pilvien läpi. Putkilinjojen valvonta käy automaattisesti. Jos koneoppiva algoritmi havaitsee putkilinjalla toimintaa, saa palvelun tilaaja tiedon reaaliajassa. Kun mittausdataa on riittävästi, pystytään tutkimaan jopa millimetriluokan muutoksia. Jopa siltojen romahtamista voidaan tulevaisuudessa ennustaa etukäteen.

– Isot öljy-yhtiöt, isot vakuutusyhtiöt ja finanssiala, listaa Laurila potentiaalisia asiakkaita. 

Tätä taustaa vasten hänen visioimansa miljardiluokan liikevaihtokaan ei kuulosta enää liioittelulta. 

Nanosatelliiteista on moneksi 

Halvat CubeSat-nanosatelliitit ovat tuoneet avaruusalalle samanlaista vipinää kuin 1960-luvulla kuuta valloitettaessa. Ennen CubeSateja pieninkin satelliitti maksoi kymmeniä miljoonia, nyt ehkä vain sadasosan siitä. 

Vuonna 2016 ohjelmistotalo Reaktor kiinnostui Aallon nanosatelliittien liiketoimintamahdollisuuksista. Reaktor ja Aalto-satelliittien rakentajat perustivat yhteisvoimin yrityksen toimintaa kaupallistamaan.  Yrityksen vetäjäksi houkuteltiin yksi Aalto-satelliittien keskeisistä kehittäjistä, jatko-opiskelija Tuomas Tikka. Reaktor Space Lab tarjoaa satelliittialustaansa kaikille halukkaille, jotka haluavat laajentaa toimintaansa avaruuteen. Ensimmäinen Hello World -satelliitti kehitettiin firman omilla rahoilla, mutta nanosatelliitit ovat jo ihan oikeaa liiketoimintaa.

Reaktor Hello World -satelliitti on kiertänyt maapalloa jo 180 vuorokautta yli 7 kilometrin sekuntinopeudella. Kuvassa näköiskappale.

– Meillä on tällä hetkellä rakenteilla neljä satelliittia, Tikka kertoo. 

Kolme niistä on menossa Euroopan avaruusjärjestö ESA:n tutkimuskäyttöön, neljännen asiakkaasta Tikka ei suostu hiiskumaan sanaakaan. 

Space Labin tuorein, toukokuussa 2019 julkistettu satelliittimissio on ESA:n tilaama havaintolaite avaruussään ennustamiseen. Sunstorm-mittalaitteen on suunnitellut ja rakentanut suomalainen startup-yritys Isaware, itse satelliitin tekemisestä vastaa Reaktor Space Lab. Avaruuteen aurinkomyrskyjä tutkimaan laite pääsee ensi vuonna. 

Tutkimuslaitteet kutistanut elektroniikan kehitys sekä halpa piensatelliittiteknologia ovat tehneet satelliittimissioista lähes jokamiehen huvia.

– Tämän kokoluokan satelliiteilla pystyy tekemään monia asioita sekä liiketoiminnassa että tutkimuksessa, Tikka kehuu. 

Esimerkiksi Aalto-1:ssä ja Reaktorin omassa Hello World -satelliitissa parhaillaan testattava VTT:n hyperspektrikamera taipuu moneen käyttöön. Tikka kertoo, että yrityksessä mietitään Iceyen esimerkin innoittamana uusia bisnesmahdollisuuksia. Kun normaali kamera kuvaa punaisen, vihreän ja sinisen värin aallonpituudet, havainnoi hyperspektrikamera kymmeniä eri taajuuksia huomattavasti näkyvää valoa laajemmalla spektrillä. Sen näkökykyä voi käyttää esimerkiksi maataloudessa selvittämään avaruudesta käsin, miten pellot tai metsät kasvavat.

– Tämä on yksi palvelu, jonka kaupallistamista edistämme. 

Toinen bisnesmahdollisuus liittyy syrjäseutujen nopeiden tietoliikenneyhteyksien rakentamiseen satelliittiteitse. Sitä kehitetään ESA:n W-Cube-satelliittimissiossa. Reaktor Space Labin rakentaman satelliitin mukana avaruuteen matkaa tänä vuonna VTT:n radiolähetin, jolla testataan ensi kertaa avaruudesta käsin ennätyksellisen korkeita millimetriaaltoalueen taajuuksia.

Kohti sarjavalmistusta

Aalto-1 -kehitystyön käyntiin polkaisseet Jaan Praks ja Antti Kestilä ovat pysyneet akateemisella uralla. Praks on Aallon apulaisprofessori ja mukana Suomen Akatemian Kestävän avaruustieteen ja -tekniikan huippuyksikössä. Vuosiksi 2018–2025 valittu tieteen huippuyksikkö hyödyntää Aallon CubeSat-pioneerityötä rakentaessaan perustaa Suomen tieteelliselle avaruusohjelmalle. Vuonna 2017 avaruustekniikasta väitellyt Kestilä taas on avaruusteknologian tutkijana Ilmatieteen laitoksella. 

Vielä tällä hetkellä kaikki avaruuteen laukaistut suomalaissatelliitit ovat nyt palkitun viisikon tekosia. Aalto-1- ja 2 -satelliitit laukaistiin avaruuteen vuonna 2017, Iceyen ja Reaktorin ensimmäiset satelliitit 2018.  Tilanne voi kuitenkin muuttua pian, sillä rohkaiseva esimerkki on houkutellut niin yliopistoja kuin yrityksiä mukaan avaruuden valloitukseen. 

– Esimerkiksi Vaasan ja Oulun yliopistot kaavailevat omia satelliittimissioitaan, Praks kertoo. 

Tulevaisuudessa Suomesta lähtee taivaalle kymmeniä, jopa satoja satelliitteja vuosittain.

Myös uusia startup-yrityksiä on tulossa alalle esimerkiksi kuvauspaikkana toimivasta ESA:n yrityshautomosta. Vaikka Suomessa ala lähti liikkeelle takamatkalta, ollaan nyt nopeassa kasvussa. Tikan luotsaama Reaktor Space Lab aikoo kymmenkertaistaa nykyisen noin miljoonan euron liikevaihtonsa nopeassa tahdissa.

– Suomen avaruusalan koko liikevaihto on tällä hetkellä jossain 50–100 miljoonan euron välimaastossa, Praks arvio. 

– Nyt mennään kohti sarjavalmistusta, Tikka kertoo. 

Suunta on Tikan mukaan selvä. Tulevaisuudessa taivaalle lähtee Suomesta kymmeniä tai jopa satoja satelliitteja vuosittain. 

Praks arvioi, että avaruustekniikka arkipäiväistyy, mutta pysyy tulevaisuudessakin korkean teknologian alana, jolla vaaditaan kovaa osaamista.
 
– Se sopii tällaisille pienille ja taitaville maille. Massatuotanto tahtoo siirtyä muualle, mutta korkean teknologian suunnittelu ja pienten sarjojen tuotanto sopii Suomeen.

Tuleeko se piippaus?

Jännittävintä on odottaa, tuleeko se piippaus, saadaanko yhteys satelliittiin, kertoo Aalto-satelliittien laatupäällikkönä toiminut Tuomas Tikka. 

Ensimmäisenä suomalaissatelliiteista kiertoradalle ennätti epäonninen Aalto-2 toukokuussa 2017. Ensimmäinen piippaus saatiin Japanin yllä, mutta muutaman päivän kuluttua satelliitti vaikeni. Kesäkuussa 2017 kiertoradalleen päätyi Aalto-1 (kuvassa), joka toimii edelleen moitteetta.

– Satelliitin operointikin on aika erilaista kuin elokuvissa. Se onnistuu vaikka kännykällä.

Palkitut ovat

Antti Kestilä
TkT 
avaruustekniikan tutkija 
Ilmatieteen laitos

Jaan Praks
TkT
apulaisprofessori
Aalto-yliopisto

Aalto-yliopiston satelliittihankkeista liikkeelle lähtenyt tutkimusinnostus on jalostunut Suomen Akatemian huippuyksiköksi, joka kokoaa yhteen maan parhaan avaruusosaamisen. Huippuyksikön tärkeänä tavoitteena on edistää avaruuden kestävää hyödyntämistä.  

Huippuyksikössä on mukana Aalto-yliopiston, Helsingin ja Turun yliopistojen sekä Ilmatieteen laitoksen tutkijoita.

Tuomas Tikka
DI, tohtoriopiskelija
toimitusjohtaja, Reaktor Space Lab oy

Reaktor Space Lab laajentaa ohjelmistoyritys Reaktorin toimialuetta avaruuteen. Yrityksen oma Hello World -satelliitti kiertää maapalloa VTT:n hyperspektrikamera matkassaan. 

– Halusimme Aalto-1 ja -2 -satelliittien pohjalta kehittää oman huippuluotettavan kaupallisen järjestelmän, kertoo toimitusjohtaja Tuomas Tikka.

Nyt työn alla on neljä seuraavaa satelliittimissiota maksaville asiakkaille. 

reaktorspace.com

Rafal Modrzewski 
tekn. yo
toimitusjohtaja, perustaja 
Iceye oy

Pekka Laurila
tekn. yo
strategiajohtaja, perustaja
Iceye oy

Iceye:n satelliitit ovat Aallon ja Reaktorin muutaman kilon CubeSateihin verrattuna jättiläisiä, noin 100 kg:n painoisia. Niiden hyötykuormana ovat SAR-tutkat, jotka näkevät myös yöllä ja pilviverhon läpi. 18 satelliitin rypäs tuottaa kuvaa mistä tahansa maapallolta kolmen tunnin välein. Erittäin tarkoilla kuvilla on käyttöä esimerkiksi tulvavahinkojen ja muiden luonnonkatastrofien havainnoinnissa ja erilaisissa valvontatehtävissä. 

www.iceye.com

Tekniikan akateemiset TEK ja Tekniska Föreningen i Finland TFiF jakavat vuosittain Suomalaisen insinöörityöpalkinnon henkilölle tai työryhmälle, joka on huomattavasti edistänyt teknillistä osaamista Suomessa. Palkinto on arvoltaan 30 000 euroa. Valintaraatina toimiva TEKin teknologiavaliokunta vastaa ehdokasasettelusta ja lopullisen päätöksen tekevät TEKin ja TFiF:in hallitukset. 

Tänä vuonna palkinto jaettiin 3. kesäkuuta Espoon Otaniemessä. 

www.tek.fi/sitp