Maailmankaikkeuden saloja selvittämässä

Teksti: Matti Remes Kuvat: Patria

Suomalaisille toimijoille avautui 1990-luvulla mahdollisuus päästä mukaan eurooppalaisiin avaruushankkeisiin, kun EU-jäsenyyden myötä Suomesta tuli Euroopan avaruusjärjestö ESAn jäsen.

Patria oli käynyt taustakeskusteluja hankkeisiin osallistumisesta jo aiemmin, ja ensimmäinen mahdollisuus tähän tarjoutui XMM-hankkeessa, jossa kehitettiin avaruuteen laukaistava röntgenobservatorio.

Patria suunnitteli, valmisti ja osin myös testasi satelliitin teleskoopin kantavan rungon. Rungon noin seitsemän metriä pitkän putken valmistukseen käytettiin erikoismateriaaleja, ennen muuta erittäin jäykkiä hiilikuitukomposiitteja.

Tiukat tekniset vaatimukset

– Rungon tekniset vaatimukset olivat tiukat, sillä mittaushetkellä optisen penkin tuli pysyä erittäin vakaana. Esimerkiksi lämmöstä ja kosteudesta johtuvalle muodonmuutoksille asetetut toleranssivaatimukset olivat erittäin tiukat, XMM-hankkeeseen osallistunut Patrian tekninen päällikkö Kari Marjoniemi muistelee.

XMM-hankkeen päätoteuttaja oli saksalainen Dornier Satellitensysteme, jolle Patria toimitti kaksi runkoa Kuoreveden Hallin tuotantolaitokselta. Toinen niistä oli rakenne- ja testimalli ja toinen avaruuteen lähetettävä varsinainen runko.

Satelliitti laukaistiin avaruuteen vuonna 1999 Ariane 5 -kantoraketilla Ranskan Guyanasta. Observatorio välittää edelleenkin tietoa ulkoavaruudesta tulevista röntgensäteistä. Tietojen avulla tutkitaan muun muassa miljardeja vuosia vanhojen galaksien syntyä.

Yhteistyö jatkui Rosetta-hankkeessa

Patrian yhteistyö ESAn kanssa jatkui aurinkokunnan varhaisvaiheita selvittäneessä Rosetta-hankkeessa, jossa lähetettiin luotain tutkimaan avaruudessa kiitävää komeettaa. Patria sai tehtäväksi luotaimen runkorakenteen suunnittelun, valmistuksen ja osin myös testauksen.

Marjoniemen mukaan rungon suunnittelussa haastavinta oli saavuttaa vaadittu kestävyys ja kuormankantokyky niin, että rakenne säilyy mahdollisimman kevyenä.

– Kovin kuormitus runkoon kohdistuu kantoraketin laukaisussa, jossa kiihdytysvoimat ovat valtavat. Rosettan runkorakenne oli myös varsin monimutkainen ja vaativa kokoonpano, Marjoniemi sanoo

Patrian kehittämä rakenne painoi vain 240 kiloa. Se oli noin kahdeksan prosenttia yli 3000 kiloa painavan luotaimen kokonaismassasta. Tähän päästiin tekemällä rakenne pääosin alumiinikerroslevyistä, joista ohuimmat pintalevyt olivat vain 0,2 millimetriä (muiden ollessa 0,3–0,5 millimetriä).

Patrian toinen yksikkö vastasi Rosetta-luotaimen sähköntehon jakelulaitteista.

Sekin oli vaativa urakka, sillä erityisvaatimuksena olivat pitkä toiminta-aika ja vähäinen energian kulutus luotaimen pitkällä matkalla.

Energian säästämiseksi luotain laitettiin niin sanottuun hibernaatiotilaan ja herätettiin uudelleen käyntiin yli 2,5 vuoden jälkeen. Se oli poikkeuksellinen testi Patrian laitteiden toimivuudesta.

Suomalaisosaamista Rosetta-hankkeessa edustivat myös Ilmatieteen laitoksen suunnittelemat ja toteuttamat mittalaitteet.

Vaativassa hankkeessa onnistunut lopputulos

Patria toimitti Rosetta-luotaimen rungon ensimmäisen testimallin elokuussa 1999 ja varsinaisen lentävän mallin tammikuussa 2001.

Patria Aerostructuresin liiketoiminnan kehitysjohtaja Sakari Pasanen sanoo, että hankkeen tiukka aikataulu oli teknisten vaatimusten ohella iso haaste.

– XMM:n tavoin tämäkin oli todella mielenkiintoinen hanke. Uusina toimijoina emme onneksi hankkeeseen lähtiessämme tienneet, mitä kaikkea tuleekaan eteen ja kuinka haastavia tällaiset projektit oikeasti ovat.

– Olemme kuitenkin todella ylpeitä, että hankkeiden myötä pystyimme kasvamaan niiden mittaisiksi, ja kaikki onnistui erinomaisesti. Toimitukset sujuivat aikataulussa ja vastasivat annettuja speksejä, Pasanen toteaa.

Ariane-kantoraketin ongelmien vuoksi luotaimen lähtö viivästyi, mutta se pääsi matkaan maaliskuussa 2004. Lähes 11 vuoden lennon jälkeen luotain saavutti kohteensa eli komeetta 67P/Churyumov-Gerasimenkon noin 540 miljoonan kilometrin päässä Auringosta.

– Oli hieno katsoa kuvia, joita Rosetta pitkän matkan kuljettuaan lähetti kohteestaan, hankepäällikkö Jukka Havusto sanoo.

Ultrakevyitä rakenteita aurinkopaneeleihin

Rosettan ohella Patria alkoi tähytä yksittäisten hankkeiden ohella myös jatkuvampaa roolia avaruusteollisuudessa. Sellainen avautui satelliittien aurinkosähköjärjestelmiä valmistavan ranskalaisen Thalesin alihankkijana.

Patria vastasi aurinkokennojen taustapaneeleiden valmistuksen kehityksestä ja itse valmistuksesta. Taustapaneeleita toimitettiin runsaan vuosikymmenen aikana yhteensä yli sata kappaletta.

Havusto kertoo, että kyse oli ultrakevyistä hiilikuituisista rakenteista, joihin aurinkokennot kiinnitettiin. Suurimmat paneelit olivat pinta-alaltaan yli kahdeksan neliömetriä, ja keveimmät niistä painoivat vaivaiset kahdeksan kiloa.

– Pystyimme toteuttamaan kaikki Thalesin suunnitelmat, mutta se vaati erityisten työvälineiden ja valmistusmenetelmien kehittämistä. Mitä suurempi haaste, sitä innokkaammin tartuimme siihen, Havusto muistelee.

Pasanen huomauttaa, että ESAn hankkeisiin menemällä Patriassa säilytettiin ja kehitettiin edelleen suunnitteluosaamista vaativissa komposiitti- ja kevytrakenteissa.

– Hankkeet myös kerryttivät osaamista ylipäätään liittyen tuotekehitysprosesseihin.

Avaruushankkeista Patria sai lisäksi arvokasta kokemusta toimimisesta kansainvälisissä tuotekehityshankkeissa, joissa on osapuolina useita kumppaneita eri maista. Tätä pohjaa ja osaamista Patria on pystynyt hyödyntämään esimerkiksi Airbus A380 -koneen spoilereiden ja Airbus A400M -sotilaskuljetuskoneen sivuvakaajan rakenteiden suunnittelussa ja valmistuksessa.

– Patrian kaltaisessa teknologiayhtiössä osaamisten ja kyvykkyyksien hankkiminen ja kehittäminen tarkoittaa vuosien ja vuosikymmenien pitkäjänteistä työtä, Pasanen korostaa.