Uutiset

Säteily vaikuttaa Aalto-1-nanosatelliitin ohjelmistosuunnitteluun

Joonas Javanainen käsitteli diplomityössään avaruuden aiheuttamiin lisähaasteisiin varautumista ohjelmistosuunnittelussa.
Kuvassa Janne Kuhno. Kuva: Aalto-yliopisto/Mikko Raskinen

Aalto-1-nanosatelliitissa käytetään melko tavanomaisia elektroniikkakomponentteja, joita ei ole erityisesti suunniteltu kestämään avaruussäteilyä. Luotettavuustasoa voidaan kuitenkin nostaa esimerkiksi hyvällä ohjelmistoarkkitehtuurilla, jossa on huomioitu ympäristön aiheuttamat mahdolliset virhetilanteet.

– Tietotekniikan opiskelija Joonas Javanainen teki erinomaista työtä, ja analysoi diplomityössään ansiokkaasti Aalto-1 -satelliitin ohjelmistoa ja sen vikamekanismeja. Satelliitin ohjelmisto hyödyntää Linux-järjestelmää, ja ohjelmistonkin ovat suunnitelleet ja toteuttaneet Aalto-yliopiston opiskelijat, kertoo Aalto-1 -nanosatelliitista vastaava professori Jaan Praks.

– Avaruussäteilyn ansiosta yksittäinen bitti voi vaihtua tietokoneen jossain osassa. Virheet aiheutuvat ympäristöstä ja niitä tulee joka tapauksessa – vaikka ohjelmointi olisi ollut täydellistä, Joonas Javanainen selittää.

Vaikka bitti vaihtuisi säteilyn takia, se ei välttämättä vaikuta satelliitin toimintaan, mutta pahimmassa tapauksessa se voi aiheuttaa laskentavirheitä tai kaataa ohjelmiston. Toisaalta säteily voi aiheuttaa myös pysyviä vaurioita laitteiston toimintaan.

Vahtikoiramekanismit lisäävät luotettavuutta

Satelliitissa käytetään useita vahtikoiramekanismeja, jotka valvovat järjestelmän eri osia ja voivat esimerkiksi käynnistää satelliitin uudelleen ongelmatilanteissa. Myös maa-aseman kanssa kommunikointia vahditaan, ja satelliitti osaa automaattisesti vaihtaa käytettävää radiota, jos maa-asemasta ei ole kuulunut mitään pitkään aikaan.

– Luotettavuutta voidaan parantaa menetelmillä, joilla pyritään havaitsemaan bittivirheitä. Esimerkiksi maa-asemalta tuleva komento voi bittivirheiden takia korruptoitua matkalla, mutta järjestelmä voi havaita tämän ja pyytää maa-asemaa lähettämään komennon uudestaan, täsmentää Javanainen.

Tärkeimmät satelliitin osat on kahdennettu, eli laitteita on kaksi kappaletta, joista vain toinen kerrallaan on käytössä. Laitteen rikkoontuessa voidaan käyttää varalla olevaa laitetta. Fyysisesti nanosatelliitin ohjelmistoon ei pääse enää käsiksi laukaisun jälkeen. Ohjelmistoa voidaan toki vielä päivittää radiolinkin kautta, mutta satelliitin pitää pääsääntöisesti pärjätä itse.

– Ennen laukaisua pitää valmistautua haasteisiin ja bittien vaihtumisiin, ja siinä tulee löytää kultainen keskilinja, sopiva valmistautumisen taso. Mitä monimutkaisempia ohjelmistoista tulee, sitä enemmän saatetaan aiheuttaa lisää ongelmia ja sitä kalliimpi nanosatelliitista myös tulee, pohtii Javanainen.

– Javanaisen diplomityö on myös erinomainen esimerkki yhteistyöstä, jota eri alojen opiskelijat ovat satelliittiprojektissa tehneet. Avaruuslaitteen rakentaminen vaatii hyvin monen alan osaamista, kertoo Praks lopuksi.

Aalto-1 on pienikokoinen tutkimussatelliitti, ensimmäinen Suomessa, ja sillä on tieteellisiä tavoitteita. Aalto-1 laukaistaan avaruuteen viimeisen arvion mukaan heinäkuussa 2016. Aalto-1 vie avaruuteen kolme huippulaitetta, jotka ovat rakentaneet Aalto-yliopiston yhteistyökumppanit. Nanosatelliittia on ollut rakentamassa iso ja vaihtuva tiimi, ohjelmistopuolella on ollut töissä yhteensä kymmenisen henkeä kandi-, diplomi- ja erikoistöiden puitteissa. Ennen diplomityön aloittamista Javanainen opiskeli satelliittia ja sen toimintaa muutaman kuukauden.

Lisätietoja:

Professori Jaan Praks
Aalto-1-hankkeen johtaja
Radiotieteen ja -tekniikan laitos
p. 050 420 5847
[email protected]

Professori Keijo Heljanko
Tietotekniikan laitos
p. 050 430 0771
[email protected]

Lisätietoa Aalto-1-opiskelijasatelliittiprojektista

Joonas Javanaisen diplomityö

  • Julkaistu:
  • Päivitetty:

Lue lisää uutisia

Cone Calorimeter Testing
Tutkimus ja taide Julkaistu:

BIOSUOJA-hanke pelastaa ihmishenkiä kehittämällä biopohjaisia palonestopinnoitteita

Lahjakas ryhmä nuoria tutkijoita pyrkii tekemään puusta myrkyttömiä palonestoaineita.
Visuaalisen tekoälyn avulla luotu hahmotelma kaupunkialueen kehittämiseksi Batterseassa, Lontoossa
Yhteistyö, Tutkimus ja taide, Opinnot Julkaistu:

Arkkitehtiopiskelijat suunnittelivat tekoälyn avulla sosiaalisia innovaatioita Lontooseen

Suunnittelussa yhdistettiin ensimmäistä kertaa laadullinen evolutionaarinen suunnittelu ja visuaalinen generatiivinen tekoäly.
Kuvassa näkyy ruokalista, johon eri aterioiden CO2-päästöt on merkitty värikoodilla ja euromääräisrellä hinnalla.
Mediatiedotteet, Tutkimus ja taide Julkaistu:

Tutkimus: Hiilijalanjäljen merkitseminen vaikuttaa joukkoruokailijoiden valintoihin – myös merkitsemistavalla on väliä

Saksassa toteutettu tuore tutkimus osoittaa, että opiskelijaravintolan asiakkaat valitsivat vähäpäästöisempiä aterioita, kun heille kerrottiin eri ateriavaihtoehtojen hiilijalanjälki. Vaikutus oli suurin, kun hiilijalanjälki kerrottiin liikennevalo-värikoodin ja euromääräisen hinnan yhdistelmänä. Tutkijan mukaan asia kannattaisi huomioida myös Suomessa, missä joukkoruokailu on erityisen suosittua.
@aallonteekkarit TikTok-tili
Opinnot Julkaistu:

Seuraa @aallonteekkarit-tiliä TikTokissa!

Tekniikan alan opiskelijoiden videot kertovat teekkarielämästä ja eri hakukohteista.