Issuu on Google+

TKK/S Alumni-lehti 1/2005

1


Kansi: ”Suuri kurpitsa”, TKK:n Metsähovin radiotutkimusasema; kuva: Ilpo Koskinen

Tätä mieltä asiasta:

Lisää rahaa harmaan alueen tutkimukseen!

ISSN 1455–9765 SISÄPIIRI on Teknillisen korkeakoulun Sähköja tietoliikennetekniikan osaston tiedotuslehti, joka jaetaan sähkötekniikan, elektroniikan, tietoliikennetekniikan, tietotekniikan ja teollisuuden yrityksiin, alan julkaisujen tekijöille, yhteiskunnan ja talouselämän vaikuttajille ja päättäjille sekä osaston entisille ja nykyisille opiskelijoille sekä henkilökunnalle. Aiemmat numerot Sisäpiiri-lehden kaikki aiemmat numerot ovat ladattavissa pdf-tiedostoina osoitteesta: www.sahko.tkk.fi/alumni/Sisapiiri Julkaisija Teknillinen korkeakoulu Sähkö- ja tietoliikennetekniikan osasto Otakaari 5A, PL 3000, 02015 TKK www.sahko.tkk.fi Korkeakoulun henkilöiden sähköpostiosoitteet Etunimi.Sukunimi@tkk.fi Lehden osoitteenmuutokset Lea.Alander@tkk.fi puh: (09) 451 2423 Vastaava päätoimittaja Kehityspäällikkö DI Jussi Liesiö TKK Sähkö- ja tietoliikennetekniikan osasto Otakaari 5A, PL 3000, 02015 TKK puh: (09) 451 2495, fax: (09) 460 224 gsm: 050–560 3325 e-mail: Jussi.Liesio@tkk.fi Lehden toimitus ja toteutus Kimarko Ky, Kirkkokorpi 9, 02300 Espoo yhteyshenkilö: toimitusjohtaja DI Ilpo Koskinen, Sähkö- ja tietoliikennetekniikan osaston alumni puh: (09) 809 1400 gsm: 050–585 0040 e-mail: ilpo@kimarko.com Painos 9.000 kpl Kirjapaino JPaino Oy, Kalliolanrinne 4, 00510 Helsinki yhteyshenkilö: toimitusjohtaja Risto Hiirikoski puh: (09) 739 788, fax: (09) 701 8375 e-mail: jpaino@jpaino.fi

2

Teksti ja kuva: Ilpo Koskinen

T

ulin tekemään juttua Sovelletun elektroniikan laboratorion tutkimuksesta, mutta heti aluksi professori Raimo Sepponen käännähtää keskustelun tutkimuksen ja tuotekehityksen rahoitukseen Suomessa. Aihe tuntuu olevan hänelle kovin rakas. Sepponen pitää ongelmallisena sitä, että Suomessa ei ole tarjolla tutkimusrahoitusta sille ‘harmaalle raja-alueelle‘, joka jää perustutkimuksen ja varsinaisen tuotekehityksen väliin. Jos sinne ei pystytä järjestämään lisää rahaa, on turha aina vain ihmetellä sitä, miksi perustutkimuksemme ei tuota innovaatioita. ”Mutta virallisesti mitään ongelmia ei edes ole”, Sepponen puuskahtaa. ”Meillä on juhlapuhemaailma, jossa kaikki sujuu aina hyvin. Mutta meillä on myös reaalimaailma, jossa kaikki ei aina sujukaan niin hyvin. Välissä on joukko selittelijöitä, jotka tulkitsevat reaalimaailmaa aina parhain päin juhlapuhemaailmalle.” ”Suomi on täynnä erilaisia keskuksia. Meillä on TE-keskuksia, aluekeskuksia, osaamiskeskuksia, keksimiskeskuksia... Ja Suomi on täynnä työryhmiä, jotka pohtivat, kuinka tulevaisuus kehittyy, kuinka innovaatiot kehittyvät, kuinka opetus kehittyy... Ja sitten työryhmien raporteista vedetään yhteen pelkät positiiviset asiat. Ja jos jonkun työryhmän mietintö ei aivan miellytä, tilalle perustetaan uusi ryhmä”, Sepponen ryöpyttää. ”Mutta kyllä meillä on aito ongelma: puuttuu rahoitus, jolla erilaiset keskukset täytettäisiin ihmisillä, jotka todella innovoivat uusia asioita. Eivät innovaatiot synny vain sillä, että perustetaan keskuksia ja rakennetaan taloja. Innovaatioita syntyy ainoastaan pitkällisen työn tuloksena.”

”Perustutkimus saa rahaa Suomen Akatemialta. Ja teollisuuden tuotekehitys saa rahaa Tekesiltä. Mutta väliin jää valtava alue, jossa perustutkimuksen selvittämistä ilmiöistä pitäisi koota aihioita tuotekehitykseen.” ”Sanoipa kuka hyvänsä mitä hyvänsä, meiltä puuttuu juuri tälle alueelle tarvittava rahoitusinstrumentti. Sellaista rahoitusta ei todellakaan ole. Mutta jos kirjoitat tästä lehteen, niin taas selitetään, että kyllähän sitäkin löytyy”, Sepponen härnää. ”Mutta mistä? Löytyy ehkä muutamia yksittäisiä esimerkkejä, mutta rahaa tarvittaisiinkin paljon, ei tuotteita muuten synny.” Sepponen on syvästi huolissaan teknologiateollisuuden ja sen työpaikkojen kehityksestä Suomessa. Hänen mielestään nyt pitäisi luoda selvä strategia, joka edistää uusien tuotteiden kehittämistä ja mahdollistaa teknologiateollisuuden kasvun tulevaisuudessa. ”Mutta meidän on oltava realistisia: teollista pohjaa laajentavat uudet liiketoiminta- ja osaamisalueet eivät voi olla täysin ortogonaalisia nykyiseen toimintaan nähden”, hän varoittaa. ”Nyt ongelmaa ratkotaan lottoamalla: viskotaan pieniä summia sinne tänne ja toivotaan, että jonnekin syntyisi uusi Nokia”, Sepponen jatkaa härnäämistä. ”Kun tutkimuksen rahoitus siroaa hyvin laajalle alueelle, rahat menevät murusiksi ja hommat pieniksi puuhasteluiksi. Kuitenkin uuden menestyvän tuotteen luonti on usein kymmenien miljoonien eurojen hanke, joka vaatii pitkäaikaista panostusta tuotteen pohjana olevaan teknologiaan.” ”Esimerkiksi maamme muuttaminen suhteellisen pienellä panostuksella joksikin


kuva: Ilpo Koskinen kuva: TKK:n kuva-arkisto

4

Diplomi-insinöörin tutkinto uudistuu

8

kaksiportaiseksi kuva: Ilpo Koskinen

bioteknologian huippumaaksi... – Niin, eihän se ole oikeastaan mahdollista”, muistuttaa mies, joka on itse monin tavoin edistänyt bioteknologioihin panostamista Suomessa. Hän kirjoitti näkemyksiään biotekniikasta Sisäpiirissä 1–2/2002. Hmm... Ehkä Sepponen päättelee aivan oikein. Ja miksei päättelisi? Hän on katsonut asiaa teollisuuden tuotekehittäjänä, käytännön tuotekehitystä tekevien insinöörien jatkokouluttajana sekä myös yliopiston tutkijana ja tohtorien kouluttajana. Pitäisikö tästäkin kirjoittaa lehteen? Syntyisikö edes keskustelua? Suomen hyvin kapeaa teollisuuspohjaa pitäisi pystyä laajentamaan. Sepposen ehdottama rahoitusinstrumentti voisi olla hyvä väline. Nyt perustutkimuksen ja tuotekehityksen välisen railon pystyvät ylittämään vain vahvat ja asemansa vakiinnuttaneet suuryritykset, eivätkä ne halua rönsyillä aivan uusille alueille. Joka tapauksessa Sepponen itse jatkaa työtään juuri tämän harmaan alueen kehitystyön parissa – aivan yhtä päättäväisesti kuin jo 400 vuoden ikään ehtinyt Don Quijote. Onnea vaan molemmille! Esimerkiksi Sepposen laboratoriossa kehitettävä ’Mummon mökki’ -konsepti, joka esitellään tässä lehdessä, on juuri tällä harmaalla raja-alueella ja sen tuotteistamiseen on vaikea löytää rahoitusta Suomesta, koska täällä ei ole juurikaan alan teollisuutta. Pitääkö Sepposen vain kaupitella tämäkin idea ulkomaille? ❚❚

Anturien vuosikymmen &

VTI TECHNOLOGIES

14 kuva: Ilpo Koskinen

Raimo Sepponen

Sovelletun elektroniikan laboratorion ratkaisu suomalaisten ikääntymisongelmaan

kuva: Sovelletun elektroniikan laboratorio

MUMMON MÖKKI,

TKK:n Metsähovin radiotutkimusasema tekee maineikasta kvasaaritutkimusta

18 3


Maamme ukkoutuu ja akkautuu vauhdilla. Pian joka neljäs meistä on yli 65-vuotias. Edessämme on maailman haastavin ikääntymisongelma. Mistä löydetään rahat ja hoitajat vanhusten hoitoon? TKK:n Sovelletun elektroniikan laboratoriossa apuun kehitetään uusia teknisiä ratkaisuja, joiden tuella ikääntyvä ihminen – jopa dementoituvakin – voi jatkaa entistä pidempään itsenäistä elämää omassa kodissaan. Näin uskotaan syntyvän myös menestyviä vientituotteita. Kun muutkin kansakunnat ympäri maailmaa ikääntyvät joidenkin vuosien viiveellä, meillä on jo tarjota käytännössä testattuja ja hyväksi osoittautuneita ratkaisuja ongelmaan. Teksti ja kuvat: Ilpo Koskinen

V

iimeistään silloin kun ei enää muista, miten päin äNNät kirjoitetaan, on aika kömpiä Sovelletun elektroniikan laboratoriossa kehitettyyn Mummon mökkiin, joka tukee ikääntyvän – jopa dementoituvankin – ihmisen elämää niin, että hän voi elää paljon pidempään normaalia, itsenäistä elämää omassa asunnossaan. Mummon mökki -konseptin mukainen ympäristö on rakennettavissa edullisesti mihin hyvänsä tilaan.

Sovelletun elektroniikan laboratorion tärkein projekti on nyt

Vanhusteknologiaa Japaniin?

4

”Me olemme nyt keskittyneet luomaan tällaista mielenkiintoista tuoteideakokonaisuutta avoterveydenhoitoon, jolla ikääntyvän ihmisen elämän laatua pystytään ylläpitämään mahdollisimman pitkään”, kertoo sovelletun elektroniikan professori Raimo Sepponen. ”Järjestelmä auttaa vanhusta päivittäisissä rutiineissa, tukee häntä hoitavaa henkilökuntaa sekä auttaa vähentämään omaisten huolta.” ”Suomi on ikääntymisessä noin seitsemän vuotta muuta Länsi-Eurooppaa edellä, joten täällä myös syntyy aikaisemmin

kysyntää ikääntyvien ihmisten elämänlaatua parantaville tuotteille. Se antaa meille etulyöntiaseman, joka kannattaa käyttää hyväksi”, Sepponen painottaa. ”Kun kysyntä herää muualla, meillä on tarjota valmiita, täällä kotimarkkinoilla testattuja ja hyviksi osoittautuneita tuotteita.” ”Iso markkina-alue avautuu myös länsimaistuvassa Japanissa, jossa vanhuksia ei enää hoideta lasten kotona kuten aikaisemmin”, hän muistuttaa. ”Mutta ei täältä voida lähteä yht’äkkiä viemään vanhusteknologiaa esimerkiksi Japaniin, ellei ole jo selkeätä näyttöä siitä, että tuo-

tekonseptit toimivat hyvin käytännössä ja että ne liittyvät luontevasti yhteiskunnan palvelujärjestelmiin. Eikä täältä kannata viedä vain joitakin erillisiä, pieniä ja näppäriä vempaimia. Sellainen toiminta jäisi kovin lyhytaikaiseksi.” ”Meillä on tuotekehityksessä teknisen osaamisemme lisäksi myös se etu, että meillä on todella hyvä terveydenhoitojärjestelmä, vaikka sitä usein moititaankin. Hoito on selvästi laadukkaampaa kuin esimerkiksi USA:ssa, ja myös kustannustehokkuus on parempi kuin muualla LänsiEuroopassa”, Sepponen vakuuttaa.


Edullinen kokolattia-anturi Mummon mökki -konseptin keskeisin komponentti on koko asunnon kokoinen anturi, joka asennetaan lattiapäällysteen alle. ”ELSI:ksi ristityn järjestelmän toiminta perustuu lähikenttäkuvantamiseen sähkökentän avulla”, Sepponen selvittää patentoitua menetelmää. ELSI on lyhenne sanoista Electric Sensor with Intelligence. Anturi voidaan asentaa kaikkiin tavanomaisiin lattiarakenteisiin. Vähäinen käytännön rajoite on se, että lattian pintamateriaali ei saa johtaa sähköä. Niinpä lattian päällysteenä voi olla miltei mitä vain, esimerkiksi parkettia, kokolattiamattoa, muovimattoa tai klinkkeriä. Anturi voidaan asentaa myös lämmitettäviin lattioihin. Ainoa merkittävä rajoite on se, että lattiapäällysteen alle tuleva anturi pitää asentaa itse lattiapäällysteen asennuksen yhteydessä. Koska anturin rakenne on varsin yksinkertainen, sen teollinen valmistus on niin edullista, että hinta ei nouse kynnyskysymykseksi. Myös anturin asentaminen on helppoa; ei sen vaikeampaa kuin esimerkiksi kosteussulkumuovin asentaminen. Sepponen korostaa, että koska anturin hinta ei ole kovin merkittävä, sellainen voidaan asentaa senioriasuntolan jokaiseen huoneistoon, vaikka niissä kaikissa ei otettaisikaan itse järjestelmää heti käyttöön. Sitä paitsi järjestelmä voidaan ottaa käyttöön myös vaiheittain. Aluksi sitä käytetään ehkä vain murtohälytysjärjestelmänä. Ja sitten myöhemmin asukkaan ikääntyessä otetaan käyttöön tarpeen mukaan järjestelmän muita piirteitä. Mummon mökki -konsepti on juuri etenemässä pilotointivaiheeseen. Syksyllä 2005 anturimateriaalia on levitettynä koti- ja ulkomaisten pilottipaikkojen lattioihin jo tuhansia neliömetrejä. Tämän hetken suurin ongelma tuotekehityksessä on rahoituksen löytyminen lopulliselle tuotteistamiselle. Koska Suomessa ei ole entuudestaan varsinaista alan teollisuutta, Sepponen on varautunut

Doris Linnavuo siihen, että rahoitusta lähdetään hakemaan ulkomailta. Antureita keksitty laboratoriossa ennenkin Hauska yksityiskohta asiassa on se, että alkujaan koko anturin idea tuli laboratoriossa tehdystä sähkömagneettisiin häiriöihin liittyvästä tutkimuksesta. Mittauksissa hyväksikäytettävä sähkökentän kautta tapahtuva kytkeytyminen on mekanismi, joka yleensä aiheuttaa vain ongelmia. Nyt asia on käännetty päälaelleen. Vastaavanlaista tekniikkaa hyödynnetään myös laboratoriossa kehitetyissä kosteusantureissa, jotka ovat edenneet jo markkinoilla oleviksi tuotteiksi asti. Niiden avulla voidaan mitata rakenteita rikkomatta esimerkiksi sitä, onko kylpyhuoneessa päässyt kosteutta kosteussulkujen läpi. Samoin antureilla voidaan valvoa lattioiden ja kattojen rakenteiden kuntoa sekä vaikkapa betonin kovettumista. Edellytyksenä on nytkin se, että anturit asennetaan paikoilleen jo rakennusvaiheessa.

Laboratoriossa ei siis ole ennenkään pelätty käydä suurten kansallisten ongelmien kimppuun; erilaisten kosteusvaurioiden arvioidaan olevan Suomessa miljardien eurojen kokoluokan ongelma. Mummon mökin kehitystyön ohessa Sovelletun elektroniikan laboratorio on aika monessa mukana, mutta Sepponen vakuuttaa, että kaikki hankkeet fokusoituvat tavalla tai toisella vahvasti yhteen. Järjestelmä seuraa jokaista askelta Sovelletun elektroniikan laboratorion laboratorioinsinööri Matti Linnavuo esittelee näyttöruutua, joka seuraa mummon edesottamuksia mökissään. Näyttöruudussa on laboratorion yhteen huoneeseen rakennetun Mummon mökin prototyypin pohjapiirros huonekaluineen. Pohjapiirros on jaettu ruutuihin. Kun mummo liikkuu huoneessa, vaeltaa häntä kuvaava punainen täplä ruudusta toiseen ja voimme seurata tilannetta naapurihuoneesta. Aha, nyt menee wc:hen.

5


alkuperäiskuva: Sovelletun elektroniikan laboratorio

Yleensä Linnavuo on itse saanut toimia järjestelmää kehitettäessä mummona, mutta tänään kun Mummon mökkiä esitellään TiedeTorstai-tilaisuuden lehtiväelle, mökissä on aito mummo, Linnavuon äiti Doris Linnavuo, joka Oskarin arvoisella antaumuksella näyttelee uhrautuvasti ja mustelmia säästelemättä itseään olennaisesti huonompikuntoista mummoa, joka saattaa sängystä noustessaan tuupertuakin lattialle. Seurantaruudusta nähdään pian mummon hahmoa kuvaava punaisten täplien jono sängyn vieressä lattialla. Pian näyttöön ilmestyy myös sydämen sykkeen ja hengitystiheyden mittausarvot. Nekin saadaan poimittua lattialla makaavan mummon aiheuttamista muutoksista koko lattian laajuisen anturin sähkökentässä. Hyvä, mummo on sentään yhä hengissä, ja myös pulssi ja hengitystiheys ovat OK! Seurantaruutu on tärkeä työkalu järjestelmän kehittäjille ja se toimii myös demovälineenä, jolla ideaa myydään pilottiasiakkaille ja tutkimuksen potentiaalisille rahoittajille.

Yöllä aktivoitu alue ulko-oven edessä.

Mukavuutta ja elämänlaatua

Luku- ja TV-tuolina ’sydäntuoli’

6

Mummon mökki -konseptiin voidaan liittää hyvin monenmoisia tuotteita, niinpä mummon luku- ja TV-tuolina voi olla täällä Sovelletun elektroniikan laboratoriossa kehitetty sydäntuoli – nyt aivan tavallisen olohuonetuolin näköisenä versiona. Aina kun mummo istahtaa tuoliinsa, tehdään terveydentilaa seuraavat mittaukset täysin huomaamatta. Sepposesta mittaus sujuu näin hyvin ihanteellisesti; aina samalla tavalla, ilman häiritseviä tekijöitä; mummo istuu tutussa ympäristössä, miltei aina samalla tavalla, henkisestikin normaalissa vireessä. Siksi mittausten toistettavuus on todella hyvä. Sydämen noninvasiiviseen tutkimukseen kehitetty sydäntuoli mittaa kiihtyvyysanturien avulle rekyylivoiman, jolla tuolissa istuvan sydän potkaisee verta liikkeelle. Tuolin avulla voidaan seurata vaikka sitä, kuinka hyvin potilaan uusi sydän-

lääke sopii hänelle. Sama tuoli seuraa siinä sivussa vaikkapa mummon painon kehitystä. Sydäntuoli voidaan toteuttaa kalliisti tai halvalla, komposiittimuoveista tai puusepäntekniikalla. Suomessa lastulevyt nujersivat puusepät, mutta ehkä muista maista löytyy vielä osaavia puutuolien tekijöitä. Myös mummon sänky toimii mittausvälineenä. Sängynjalassa olevan anturin avulla voidaan mitata esimerkiksi pulssi sekä hengitystiheys ilman että mummoon kytketään mitään laitteita.

Järjestelmä voi myös lisätä monin tavoin asumismukavuutta. Kun mummo nousee sängystään keskellä yötä, järjestelmä voi haluttaessa sytyttää automaattisesti valot vaikkapa reitille, joka johtaa wc:hen – tai ehkä mummo haluaakin valojen johtavan jääkaapille. Ja vastaavasti kun mummo palaa sänkyyn, valot voidaan sammuttaa automaattisesti. Niinikään järjestelmä huolehtii siitäkin, että kun mummo herää yöllä mennäkseen vessaan, niin hän ei sitten unentokkurassa kulje väärän oven kautta päätyen kadulle yöasussa tai täysin asuttomana. Sepponen toteaa, että on paljon vanhuksia, joilla on ajoittaisia sekavuustiloja, mutta muuten he pärjäävät aivan mainiosti. Tällaiset henkilöt voivat ELSI:n tuella asua edelleen asunnossaan. Apua tulee, kun sitä tarvitaan. Kaikkiaan järjestelmän vastuulle voidaan sälyttää hyvin moninaisia tehtäviä. Se voi esimerkiksi säätää automaattisesti lämmitystä ja ilmanvaihtoa sen mukaan, ollaanko asunnossa kotona vai ei. Se voi myös välittää kotia siivoalle kotirobotille tarkan tiedon siitä, missä se kulkee.


Mummon sänky mittaa pulssin ja hengitystiheyden vaikkapa päivätorkkujen aikana.

Sepposen maalaillessa yhä vain lisää hienoja mahdollisuuksia pohdin mielessäni, että moni äkkirikas maksaisi suuren summan järjestelmästä, joka tuo kaiken tämän ylellisyyden hänen uuteen loistolukaaliinsa. Tokaisen, että järjestelmähän sopisi moneen muuhunkin paikkaan. ”Niin, vaikka poliisien putkiin”, Sepponen vastaa tuoden mieleen lehtiotsikot putkiin menehtyneistä ’talteenotetuista’. Sepponen toteaa, että Suomessa on myös muutamia kymmeniä kuurosokeita pariskuntia. Heidän elämäänsä tällainen järjestelmä voi helpottaa huomattavasti. Sitten Sepponen kertoo, että itse asiassa valtaisia antureita voidaan yhtä hyvin asentaa myös seiniin, jolloin esimerkiksi huimauksen vuoksi seinään nojaavan vanhuksen avuksi voidaan sytyttää kohdevalot, jotka piirtävät seiniin pystysuoria valoviivoja – maailmalla tehtyjen tutkimusten mukaan ne auttavat hyvin nopeasti ja estävät uhkaavan kaatumisen. Samoin seiniä voitaisiin käyttää erilaisiin ohjaustarkoituksiin, vaikka normaalin valaistuksen sytyttämiseen aivan mistä tahansa kohdasta asuntoa. Sovellusmahdollisuuksia on rajattomasti. Todellinen iso-anturivalvoo-järjestelmä? Mutta tämähän on todellinen iso-anturivalvoo-järjestelmä! Puuttuu vain, että itse seinän materiaali valitaan kgb-läisen käsikirjasta: kaksi osaa mikrofoneja ja yksi osa betonia. Kyllähän tällaiselle tuotteella on ollut jo pitkään markkinoita! Muistan tapauksen, joka sattui kauan sitten suomalaiselle sairaalaelektroniikan valmistajalle, joka osallistui alansa näyttelyyn Neuvostoliitossa. Kun neuvostokansalaiset kulkivat yrityksen laitteiden ohi, heille näytti tulevan valtavan hyvä olo. Kaikilla oli hauskaa ja synkinkin ohikulkija oli purskahtaa nauruun. Kesti aikansa, ennen kuin suomalaisille valkeni, että kääntäjä oli valinnut messuosaston otsalautaan kirjoitettuun tekstiin ’potilasvalvontalaitteita’ venäjän kolmesta valvontaa tarkoittavasta sanasta väärän

vaihtoehdon – juuri sen, joka tarkoittaa valvontaa kgb-läisessä hengessä. Mutta haluaako mummo todellakin asua tällaisessa valvonnassa? Hän ei varmaankaan halua, että järjestelmä välittää kovin yksityiskohtaisen raportin esimerkiksi siitä, että naapurin Viagra-vaari on pistäytynyt yökylään. Ei kai nyt ole taas valittu väärää valvontasanaa? Valvonta ei loukkaa yksityisyyttä Mutta Sepponen korostaa, että itse asiassa koko järjestelmän etu ja hienous onkin juuri siinä, että nyt kohdetta valvotaan intimiteettiä loukkaamatta; antureiden takana oleva oppiva järjestelmä ei suinkaan lähetä kaikkea itse näkemäänsä muiden pällisteltäväksi. Se välittää eteenpäin vain tietoa, joka on todella tarpeellista hoitohenkilökunnalle ja omaisille – ja tietenkin hälyttää apua, kun se on tarpeen. Aikaisemmissa valvontajärjestelmissä tämä ei ole ollut mahdollista. Jos on valvottu tehokkaasti, yksityisyyttä on aina jouduttu loukkaamaan. Toki tähänkin järjestelmään voidaan liittää esimerkiksi kamera, joka tarvittaessa, vaikkapa mummon kaaduttua lattialle välittää kuvan siitä, millainen tilanne asunnossa vallitsee. Mutta tehokaskaan valvonta ei edellytä kameraa.

Taustalla älykäs oppiva ohjelmisto Mummon mökki -konseptin ehkä tärkein osa onkin älykäs ja oppiva ohjelmisto, joka tulkitsee antureiden keräämää tietoa. Juuri sen hyvyydestä riippuu, miten hyvin järjestelmä lopulta palvelee ja auttaa sekä asunnon asukasta että häntä hoitavaa henkilökuntaa heidän päivittäisissä rutiineissaan. Ohjelmisto huolehtii esimerkiksi siitä, että hälytystä ei tehdä, kun lattialla sängyn vieressä makaakin mummon koira, eikä helteestä kärsivän koiran läähätystä tulkita mummon hengitystiheydeksi. Ohjelmisto voi tehdä havaintojen perusteella mitä moninaisempia päätelmiä. Jos mummo hoitaa yhä kaikki päivittäiset rutiininsa, mutta tekee ne aina vain hitaammin, kunto on ehkä heikkenemässä. Ja jos hän käy hyvin harvoin wc:ssä, hän luultavasti juo liian vähän nestettä. Yksi oppivan järjestemän vahvuus on siinä, että se mukautuu valvottavan kohteen mukaan. Ihmisellähän on ikääntyessään taipumus erilaistua, tulla yhä enemmän omaksi itsekseen. Hyvin merkittävää hoitohenkilökunnan työn kannalta katsottuna on se, että järjestelmän keräämä tieto on paljon objektiivisempaa kuin se, joka saadaan mummoa haastattelemalla. ❚❚

7


DI-tutkinto uudistuu Molempien tutkintojen rakenne on modulaarinen, mitä kautta voidaan lisätä valinnaisuutta. Uudet opintopisteet

Teksti ja kuvat: Ilpo Koskinen

Tekniikan kandi á la Bologna Syksyllä kaikki on jo toisin:

8

■ Diplomi-insinöörin tutkinto on uudistunut. ■ Kaikki uudet opiskelijat opiskelevat uuden tutkintosäännön mukaisesti ja suorittavat ennen DI-tutkintoa uuden alemman korkeakoulututkinnon eli tekniikan kandidaatin tutkinnon, johon sisältyy kandidaattityö ja -seminaari. ■ Vanhat opiskelijat voivat siirtyä uuteen järjestelmään sovelletusti harkintansa mukaan. ■ Mutta joka tapauksessa kaikki opiskelevat uudistettuja kursseja, jotka on mitoitettu upouusin eurooppalaisin opintopistein. ■ Ja nyt lukuvuodessa on neljä lukukautta ja kuusi tenttikautta. ■ Uusi tutkintorakenne lisää valinnaisuutta, joustavuutta ja liikkuvuutta; jatkossa markkinoiden muutoksiin voidaan reagoida nopeammin.

T

eknillisen korkeakoulun tutkintorakenteen uudistus on osa euroopanlaajuista tutkintojen rakenteita yhdentävää muutosprosessia, jonka käynnisti Euroopan opetusministerien Italian Bolognassa kesäkuussa 1999 allekirjoittama sopimus. Juhlapuheissa prosessin perimmäinen tavoite on eurooppalaisen koulutuksen kilpailukyvyn vahvistaminen globaaleilla markkinoilla sekä opiskelijoiden ja tutkinnon suorittaneiden parempi liikkuvuus.

Kaksiportaiseen tutkintoon Elokuussa voimaan astuvan uuden yliopistolain myötä diplomi-insinöörin tutkinnosta tulee kaksiportainen: ennen kuin pääsee opiskelemaan ylempää korkeakoulututkintoa eli diplomi-insinööriksi, tulee suorittaa alempi korkeakoulututkinto eli tekniikan kandidaatin tutkinto.

Opintosuoritusten laskennassa siirrytään nykyisistä 40-tuntiseen opiskeluviikkoon perustuvista opintoviikkopisteistä ECTSopintopisteisiin (European Credit Transfer System). Lähtökohtana on, että opiskelija tekee vuosittain 1600 opiskelijatyötuntia – kuten nytkin – mutta nyt tätä työmäärää vastaa 60 opintopistettä. Näin yksi uusi opintopiste vastaa ’näppärästi’ 26 2/3 opiskelijatyötuntia! Opintopisteiden muutos koskee kaikkia opiskelijoita. Kaikki syksystä lähtien pidettävät kurssit, joita tässä välillä kutsuttiin opintojaksoiksi, mitoitetaan uusin pistein. Kurssien pisteitä ei kuitenkaan ole tarkoitus laskea pelkällä muuntokertoimella. Kaikki kurssit käydään tarkasti läpi ja niihin tehdään tarvittavia muutoksia ottaen huomioon myös niiden liittyminen muihin kursseihin. Sen jälkeen kurssit mitoitetaan ikäänkuin puhtaalta pöydältä lähtien. Kaikki fuksit aloittavat opinnot uuden järjestelmän mukaan. Nykyiset opiskelijat voivat jatkaa nykyisen järjestelmän mukaan (joskin S-osastolla pääsääntöisesti kaikki opintojaksot muutetaan uusiksi kursseiksi jo ensi syksystä alkaen) tai siirtyä uuteen järjestelmään. Siirtymäaikaa on 31.7.2010 asti; sen jälkeen kaikki loputkin opiskelijat siirretään automaattisesti uuteen järjestelmään. Kolmessa vuodessa kandiksi Tie fuksista diplomi-insinööriksi on lukujen valossa aavistuksen verran pidempi kuin ennen, jos vertailussa käytetään pisteiden määrittelyistä saatavaa muuntokerrointa 1,5 – uusilla pisteillä mitattuna tutkinto on 300 opintopistettä, aiemmin pistein laajuus oli 180 opintoviikkoa. Tarkoitus ei kuitenkaan ole paisuttaa tutkintoa, joten käytännössä muuntokerroin muodostunee suuremmaksi.


Tutkinnot rakentuvat moduuleista

DI-tutkinnon pääainevaihtoehtoja

Uusi tutkinto on kaksiportainen, eli ennen kuin voi opiskella diplomi-insinööriksi, on valmistuttava tekniikan kandidaatiksi. Kumpikin osatutkinto rakentuu moduuleista ja niihin molempiin sisältyy yksi pääaine ja yksi sivuaine, jotka rakennellaan vakiokokoisista 30 opintopisteen moduuleista. Kandidaatin tutkinnon pääaine koostuu kahdesta moduulista: perusmoduulista ja jatkomoduulista. Kandin sivuaineen muodostaa pelkkä perusmoduuli. Diplomi-insinöörin tutkinnon pääaineeseen tarvitaan kolme moduulia: perusmoduuli, jatkomoduuli sekä syventävä moduuli. Sivuaineessa on nyt kaksi moduulia: perusmoduuli ja jatkomoduuli. Alemman tutkinnon pääaine vastaa siis ylemmän tutkinnon sivuainetta, paitsi että sitä ei voi koota yhtä monella eri tavalla.

Viereisessä kaaviokuvassa päällimmäinen rykelmä on kandidaatin tutkinto ja sen alla tutkinnon toinen osa on jaettu hieman keinotekoisesti kahtia: ensin esitellään neljän esimerkin avulla pää- ja sivuaineiden opiskelun perusvaihtoehtoja – jolloin kaavion alimpaan osioon jäävät loput DI-tutkinnon moduulit: vapaavalintainen moduuli (20 op), tieteen medotiikan opinnot (10 op) sekä diplomityö (30 op).

Kandityö, seminaari, tieteen metodiikkaa ... Täysin uusia elementtejä aikaisempaan tutkintoon verrattuna ovat kandidaattityö (8 op) ja siihen liittyvä seminaari (2 op), DI-tutkintoon sisältyvät tieteen metodiikan opinnot (10 op) sekä erikoismoduuli C (20 op), jonka käyttötarkoitus voidaan päättää osastokohtaisesti. Erikoismoduuli voi koostua vaikkapa ulkomaisista opinnoista, seminaareista ja muista sellaisista opinnoista, jotka tukevat esimerkiksi pääaineen opiskelua. Sähkö- ja tietoliikennetekniikan osastolla tuotetaan erikoismoduuleja, jotka tukevat pääaineiden syventävien moduulien opiskelua. Niiden valitseminen ei ole pakollista. Tarjolle tulevien moduulien lukumäärää ei vielä tätä kirjoitettaessa ole tiedossa. Sekä alempaan että ylempään tutkintoon sisältyy vapaavalintainen moduuli, johon opistelija voi täysin vapaasti valita mieleisiään yliopistotasoisia kursseja tai osakokonaisuuksia lähes mistä tahansa. Vapaavalintainen moduuli on kandidaatin tutkinnossa 10 ja diplomi-insinöörin tutkinnossa 20 opintopisteen laajuinen. Aiemmin pakollinen harjoittelu sijoittuu nyt vapaavalintaiseen moduuliin.

1. Ensimmäinen esimerkki on diplomiinsinöörin tutkinnon perusmalli, jossa opiskelijalla on sama pääaine A sekä sama sivuaine B niin kandidaatin tutkinnossa kuin DI-tutkinnossakin. Alemman tutkinnon pää- ja sivuaine täydentyvät DI-tutkinnon pää- ja sivuaineeksi opiskelemalla niihin yksi moduuli lisää: pääaiseen syventävä mooduuli ja sivuaineeseen jatkomoduuli. Sivuaineen (siis sivuainemoduulit) voi valita myös muiden osastojen tai jopa muiden koti- ja ulkomaisten korkeakoulujen ja yliopistojen tarjonnasta. TKK:lla on opintoyhteistyösopimuksia useiden eri yliopistojen kanssa ja se on mukana myös yliopistojen joustavan opinto-oikeuden JOO-sopimuksessa. 2. Tietenkin voi käydä niinkin, että opiskelija innostuu sivuaineestaan B niin paljon, että opiskelee myös sen pääaineen laajuisena, jolloin hän voi valita DI-tutkinnon pääaineeksi joko A:n ja B:n. Opintopisteitä kertyy tarpeeksi ilman erikoismoduuliakin. 3. Kolmannessa esimerkissä opiskelija päättää valitakin lopulliseksi pääaineekseen kanditaatin tutkinnon sivuaineen B, ja suorittaa siitä nyt sekä jatkomoduulin B2 että syventävän moduulin B3. Sivuaineen muodostaa nyt kandidaatin tutkinnon pääaine A. 4. Neljännessä esimerkissä opiskelija valitsee kokonaan uuden pääaineen E, jota hän ei opiskellut lainkaan kandidaatin tutkinnossa – ja suorittaa sen kaikki kolme moduulia vasta tutkinnon toisessa vaiheessa. Sivuaineen muodostaa kandidaatin tutkinnon pääaine A. Opintopisteitä kertyy tarpeeksi ilman erikoismoduuliakin.

9


Kandiksi vai tohtoriksi? Sähkö- ja tietoliikennetekniikan osastoa on viime vuosina muokattu määrätietoisesti tiede- ja tutkimusyliopiston suuntaan, ja oppilasvalinnassakin on kosiskeltu sellaisia lahjakkaita opiskelijoita, jotka jo heti opintojen alusta alkaen tähtäävät suoraan tohtorin tutkintoon. Mutta pian osastolla voi suorittaa alemman akateemisen loppututkinnon kolmessa vuodessa. Eikö tämä sodi osaston ’tohtoriputkiajattelua’ vastaan? Ei suinkaan. Ei tekniikan kandidaatin tutkinnosta edes pyritä tekemään varsinaista ammattitutkintoa. Ja osasto valitsee yhä opiskelijat opiskelemaan diplomi-insinööreiksi – tai jopa suoraan tohtoreiksi. Itse asiassa uusi tutkintorakenne avaa tieteelliseen työhön ja tutkimukseen painottuville yliopistoille ja korkeakouluille mahdollisuuden painottaa opetustaankin ylempitasoiseen koulutukseen. Kun tekniikan kandidaatteja valmistuu muualtakin, ne voivat vähentää omien perusopiskelijoiden määrää ja ottaa muualla valmistuneita kandidaatteja opiskelemaan diplomi-insinööreiksi. Hajautettuun perusopetukseen?

10

Suomessa on kovasti haluttu hajasijoittaa korkeinta opetusta niin, että joka niemi, notko ja saarelma saa oman yliopistonsa. Niinpä moni pelkää – aivan syystä – tieteen ja koulutuksen tason puolesta. Kääntyykö hajasijoitus nyt voitoksi?

alkuperäiskuva: TKK:n kuva-arkisto

Tutkinnon modulaarisuus antaa opiskelijalle laajan vapauden valita, kuinka laaja- tai kapea-alaisen tutkinnon hän haluaa suorittaa. Tämä on erinomainen asia, koska tänään tarvitaan kovin monenlaisia osaamisprofiileja: teknologioiden soveltamiseen tarvitaan yhä monitieteellisempää osaamista – ja samalla tarvitaan teknologioiden jatkuvan syvenemisen vuoksi myös aina vain syvempää ja kapea-alaisempaa erikoisosaamista – ja tietysti kaikkea näiden väliltä.

Uuden yliopistolain mukaan kukin korkeakoulu voi vapaasti valita, kuinka paljon opiskelijoita se valikoi opiskelemaan vain alempaa tutkintoa, vain ylempää tutkintoa tai näitä molempia. Aivan samoin se voi valita opiskelijoita suorittamaan vain jatkotutkintoja. Vaikka yliopistolaissa puhutaan tutkimukseen perustuvan ylimmän opetuksen tarjoamisesta, käytännössä vain varsin pieni osa yliopistotason opetuksesta nojaa aivan viimeisiin tutkimuksiin. Hyvin laadukasta perusopetusta voidaan tarjota ilman omaa tutkimustoimintaakin. Jatkossa osasto voi hyödyntää suositun opiskelupaikan mainettaan valitsemalla ylempää tutkintoa opiskelemaan jossakin muualla tekniikan kandikaatin tutkinnon tai muun sopivan alemman tutkinnon suorittaneita. Näin voidaan vähentää osaston omien perusopiskelijoiden määrää. Sinänsähän asia ei ole uusi osastolla. Jo vuodesta 1999 asti Master’s-ohjelmissa on koulutettu alemman korkeakoulututkinnon suorittaneita tai vastaavat tiedot ja taidot omaavia diplomi-insinööreiksi. Nämä ohjelmat on tarkoitettu ulkomaalaisille opiskelijoille, joskin niihin on ollut vapaa pääsy suomalaisillakin. Hakijamäärät ovat kehittyneet mukavasti, mutta pieni ongelma on se, että opiskelijat hakevat yhtä aikaa moniin eri ohjelmiin ympäri maailmaa – ja tosi hyvät valitaan minne vain. On haasteellista pärjätä imagokisassa maailman suurille, tunnetuille ja arvostetuille yliopistoille. Nopeampi reagointi markkinoiden muutoksiin On ollut hyvin haastavaa pyrkiä kouluttamaan huipputekniikan osaajia siten, että eri osa-alueiden erikoisosaajia valmistuisi työmarkkinoille juuri kulloisenkin kysynnän

mukaan. Diplomi-insinöörin keskimääräinen valmistumisaika – noin seitsemän vuotta – on aivan liian pitkä ennustusväli nähdä, miten eri erikoisalojen insinöörien tarve kehittyy. Sähköltä valmistuneilla insinööreillä on tuskin koskaan ollut pulaa töistä, mutta useamallakin erikoisalalla on ollut ajoittain kova pula insinööreistä. Teknologioiden kehityksen ja erityisesti niiden kaupallisten läpimurtojen ennakoiminen on vaikeaa: markkinoilla monet läpimurrot tapahtuvat lopulta yllättäen, ja toisaalta vaikka terrori-isku tai jopa eri maiden hallitusten rahanahneus saattavat pysäyttää aivan ilmeisen kehityksen. Pian on kuitenkin mahdollista reagoida huomattavasti tarkemmin ja nopeammin markkinoiden muutoksiin. Tutkinnon uusi rakenne sekä opiskelijoiden liikkuvuuden helpottuminen mahdollistavat, että aluksi koulutetaan ’yleiskäyttöisiä aihioita’, kandidaatteja, joista voidaan sitten varsin nopeasti kouluttaa kysynnän mukaan erikoistuneita diplomi-insinöörejä. Ihanteellisinta olisi jatkuva muutos? Kun katsotaan taaksepäin, näyttää siltä, että tutkintoon ja opetukseen tehdyt muutokset sahailevat edestakaisin. Kun vanhemmat tieteenharjoittajat katsovat uutta tutkinnon rakennetta, moni heistä toteaa, että ’taas on palattu vanhaan hyvään järjestelmään’. Samanlaista vatkaamista on tapahtunut myös kurssien ryhmittelyssä. Välillä esimerkiksi yksittäisiä matikan kursseja kootaan yhteen suuriksi jättikursseiksi. Ja sitten taas ne puretaan pikkukursseiksi. Aina aluksi muutos tuntuu hyvältä, kunnes myöhemmin syntyy taas muutospainetta. Mieleen nousee vanhan sosiologian oppikirjan esimerkki tutkijoista, jotka selvittivät tieteellisesti valaistuksen ja työtehon välistä yhteyttä lisäämällä tehtaan valaistusta. Kun valoa oli lisätty jo useita kertoja peräkkäin, ja tuottavuus oli kasvanut joka kerta selvästi, heräsi kysymys, kuinka ylös lopulta päästään. Entä jos valoa vähennetäänkin? Niinpä valoa vähennettiin ja vähennettiin – mutta työteho ja tuottavuus jatkoivat kasvuaan!


Työinto ei kasvanutkaan valaistuksen funktiona, vaan siksi, että tutkimuksen kohteena olevat henkilöt kokivat olevansa tarpeellisempia kuin ennen, koska heistä ja heidän työoloistaan oltiin kerrankin aidosti kiinnostuneita. Näinkö toimivat tutkinnonuudistuksetkin? Ensin perusteet, sitten vasta nippelit Uuden moduulirakenteisen tutkinnon juonena on, että aivan alussa opiskellaan vain hyvin hitaasti vanhenevaa tietoa – ja sitten vasta hyvin lopussa, juuri ennen valmistumista, oman erikoisalan hyvin nopeasti vanhenevaa tietoa. Todella syvällisen erikoistiedon opiskelu painottuu yhä enemmän jatko-opintoihin. Eli opintojen alussa opiskellaan matemaattis–luonnontieteellisiä kursseja sekä tietotekniikan yleisiä kursseja sekä vaikkapa kieliä ja viestinnän taitoja. Ja sitten opiskelun painopiste siirtyy pikkuhiljaa ammattiaineiden suuntaan ja lopulta hyvin kapea-alaisiinkin erikoiskursseihin. Uudessa DI-tutkinnossa opinnot jakaantuvat selkeästi kahteen osaan. Ensin suoritetaan 180 pisteen kandidaatin tutkinto – periaatteessa kolmessa vuodessa. Ja sitten 120 pisteen diplomi-insinöörin tutkinto – teoriassa kahdessa vuodessa. Näin opiskelijalla on selkeä välitavoite, joka varmasti edistää joidenkin opiskelua. Mutta ovatko pakollinen kandidaatin työ ja siihen liittyvä seminaari joillekin myös uusia kompastuskiviä ja kantoja kaskessa? Moduulirakenne pakottaa yhteistyöhön Yksi mielipiteitä jakava seikka on tutkinnon uusi moduulirakenne. Sehän on vain yksi monista mahdollisista tutkinnon rakenteista ja siitä pitäminen on jopa paljolti makuasia. Erityisesti moduulien tiukka vakiokokoisuus ärsyttää monia, koska se tuo paljon lisätöitä. Toisaalta laajojen vakiokokoisten moduulien kokoaminen edellyttää laajaa yhteistyötä, josta voi kehittyä hyvin hedelmällistä ja opetuksen kokonaisvaltaista

”Kiirettä pitää, mutta homma on hanskassa.” HUOM! Bolognan sopimus allekirjoitettiin jo kesäkuussa -99, mutta Suomessa laki ja asetus saatiin näytille vasta elokuussa 2004. Valtavalle suunnittelu- ja

muutostyölle jäi aikaa alle vuosi. Uudistus etenee nyt kiireellä ja monet asiat muuttuvat tämän kirjoitettamisen jälkeen – siksi tiedoissa on ehkä virheitäkin!

suunnittelua edistävää. Eli tätä kautta vakiokokoiset mooduulit edistävät opetuksen kokonaisvaltaista kehittämistä. Tämä tulisi hyödyntää tarkasti. Perinteinen ongelma on ollut yhteistyön puute. Opetus ja tutkinto ovat koostuneet yksittäisistä kursseista, jotka eivät aina ole välttämättä liittyneet kovin paljon toisiinsa. Kurssien sisällöistä ja opetusmenetelmistä on ’tieteellisen vapaasti’ päättänyt suuri joukko itsenäisiä eri alojen virtuuoseja, joiden kiinnostus on rajoittunut oman alan opetukseen. Kokonaisuus ei välttämättä ole ollut kenenkään hallinnassa. ❚❚

utta miten uudistus etenee? Kysyin asiaa suunnittelija Kati Voutilaiselta, joka vastaa uudistuksen käytännön junailuista S-osastolla. Miten osaston professorit, opettajat ja oppilaat ovat suhtautuneet muutokseen? ”Onneksi suurin osa suhtautuu erittäin innostuneesti ja positiivisesti. Toki suhtauminen vaihtelee laidasta laitaan. On niitäkin, jotka ovat kovasti vastaan – niin opettajia kuin opiskelijoitakin. Mutta kyllä täällä edetään hyvin rakentavasti. Muutos tulee joka tapauksessa, niinpä muutosta vastustavatkin auttavat hyödyntämään

M

11


12

asian positiiviset puolet ja tarjolla olevat uudet mahdollisuudet niin hyvin kuin mahdollista”, Voutilainen kiittelee. ”Erityisesti ilahduttaa se, että nekin opiskelijat, joihin muutos ei enää vaikuta juuri lainkaan, ovat valmiita näkemään paljon vaivaa parantaakseen tulevien opiskelijapolvien oloja.” Mikä on uudistuksen paras anti? ”Positiivisinta on se, että nyt käydään läpi kaikki kurssit ja mietitään alusta alkaen, mikä on olennaista ja mitä pitää osata – ja sen perusteella tarkistetaan kurssien sisältöjä ja keskinäisiä suhteita. Opettajat käyvät vuoropuheluita, joissa vähennetään päällekkäisyyksiä ja paikataan aukkoja”, Voutilainen analysoi. ”Pienoisena ongelmana on sitten tietenkin välillä se, että jokaisella on oma mielipide siitä, mitä kandidaatin sekä diplomi-insinöörin tulisi osata – ja monet haluaisivat lisätä tutkintoihin pikkasen oman alansa asioita. Ja tilaahan on kuitenkin hyvin rajallisesti.” Entä huonoimmat puolet? ”Ehkä koko asian huonoin puoli on kaiken aikaa vaivannut kiire, joka syntyi lähinnä siitä, että jouduimme odottamaan opetusministeriöltä lakia ja asetusta, jotka sitten lopulta tulivat kovin myöhään – vasta viime syksynä. Tämä tietenkin hidasti kovasti etenemistä, kun eri asioista ei voitu antaa tarkkoja ohjeita ennen kuin tiedettiin, mitä laki ja asetus sanovat”, Vuotilainen harmittelee. Kieltämättä tuntuu kohtuuttomalta, että valtaisa käytännön työ on vietävä läpi murto-osassa siitä ajasta, jonka kului muutaman sivun lakitekstin laadintaan. Allekirjoitettiinhan Bolognan sopimus jo kesäkuussa 1999. ”Niin, yhä toivoisi, että olisimme päässeet aloittamaan aikaisemmin, jolloin muutokseen läpivientiin olisi voitu käyttää enempi aikaa. Asiaa olisi kovasti auttanut se, että kaikki nyt mukana olevat olisivat voineet olla alusta asti aktiivisesti mukana. Aluksi valmistelua voitiin tehdä vain hallinnollisesti, ennen kuin saatiin tietyt toimintalinjat selviksi ja homma voitiin panna pyörimään.”

Professorien mieleen?

T

Kati Voutilainen olisi halunut aloittaa muutostyön jo aikaisemmin ”Eikä kiirettä helpota se, että muutostyö tehdään ilman mitään lisäresursseja, eli jokainen siihen osallistuva tekee sitä oman normaalin työnsä ohella – ja kaikki rutiinit ja perustehtävät pitää pyörittää siinä sivussa. Muutostyö työllistää aivan valtavasti myös opettajia ja professoreja”, Voutilainen toteaa. ”Täällä on lähdetty siitä, että kun teemme asiat nyt hyvin, niin paikkailuun ei tulevina vuosina tarvitse käyttää niin paljon paukkuja. Nyt täytyy vain jaksaa ja ponnistella!” ”Jatkossa ylimääräistä työtä teettää joka tapauksessa se, että koko viiden vuoden siirtymäkauden ajan täytyy pyörittää päällekkäin kahta järjestelmää, koska osa opiskelijoista opiskelee uuden ja osa vanhan tutkintorakenteen mukaisesti.” ”Uudistuksen suunnittelu ja toteutus on täällä TKK:lla edennyt hyvin aikataulussa ja olemme jo pitkällä. Keskusteluissa muiden yliopistojen ja korkeakoulujen edustajien edustajien kanssa olen huomannut, että muilla on vielä kovempi kiire. Tässä mielessä voimme olla hyvin tyytyväisiä siihen, miten homma etenee meillä”, Voutilainen vertaa. ❚❚

utkinnon uudistamisen tarpeesta kirjoitettiin Sisäpiirissä jo vuonna 1998. Radiotekniikan professori ja tuolloin TKK:n vararehtori, Antti Räisänen, kirjoitti numerossa 1/98 otsikolla ’DI-tutkinnon rakenne remonttiin’ ja professori Raimo Kantola numerossa 2/98 otsikolla ’Urauttava, tavoitteellinen, pirstaleinen vai laaja-alainen DI-tutkinto’. Nyt toteutuva tutkinnon rakennemuutos vastaa paljolti niitä ajatuksia, joita 1998 esitettiin. Mutta mitä sanovat kirjoittajat nyt, täyttääkö uudistus toiveet? Professori Antti Räisänen vastasi sähköpostiini kirjoituksella, jonka hän oli otsikoinut ’Riviprofessorin ajatuksia tutkintorakenteen uudistuksesta’ seuraavasti:

D

iplomi-insinöörin koulutus uudistuu. Hyvä niin. Kauan sitä on odotettukin! EU:n supermaiden opetusministerit antoivat 25.5.1998 ns. Sorbonnen julistuksen (Sorbonne Declaration), jossa he ilmoittivat tähtäävänsä yleiseurooppalaiseen yliopistotutkintorakenteeseen. Runsasta vuotta myöhemmin kaikkien EU-maiden opetusministerit kokoontuivat keskustelemaan asiasta Bolognaan ja allekirjoittivat 19.6.1999 ns. Bolognan sopimuksen (Bologna Agreement), jossa sovittiin kolmiportaisesta tutkintorakenteesta: kolme vuotta kandidaattitasolle, kaksi vuotta lisää maisteritasolle ja kolme vuotta jatko-opiskelua tohtoritasolle. Oli hyvä, että Suomenkin opetusministeri oli asiasta sopimassa, vaikka esimerkiksi Teknillisen korkeakoulun rehtori tuolloin vastusti asiaa julkisesti. Itse koin asian tärkeäksi jo ennen yllämainittuja julistuksia ja sopimuksia. Niinpä kirjoitinkin aiheesta mm. Helsingin Sanomien vieraskynäpalstalla ”Paikan saa tekniikan kandi” 28.4.1998.


Antti Räisänen ei innostu moduuleista

Kandidaatin tutkinnon näin tärkeäksi monestakin syystä: uskoin sen tuovan lisää joustoa opiskeluun, koska se mahdollistaisi koulutusohjelman ja jopa yliopiston vaihdon kandidaatintutkinnon eli 3–4 vuoden opiskelun jälkeen, ja erityisesti uskoin kandidaatin tutkinnon helpottavan kansainvälistä liikkuvuutta molempiin suuntiin. Jotta nämä tavoitteet toteutuisivat, pitäisi tekniikan kandidaatilla olla ’hyvä luonnontieteellistekninen yleiskäsitys asioista ja kyky loogiseen ajatteluun. Erikoistuminen jäisi DI-tutkinnon loppuosalle’, kirjoitin huhtikuussa 1998. Tohtorintutkinnon osalta en silloin nähnyt korjaamisen tarvetta, eikä siihen olla toistaiseksi kajoamassa TKK:ssa uuden tutkintosäännön puitteissa. Ovatko tavoitellut ihanteet nyt toteutumassa? Uskon, että ne ovat toteutumassa suurimmalta osaltaan. Tekniikan kandidaatin/diplomi-insinöörin opintojen alku mahdollistaa erittäin hyvät valmiudet erityisesti matematiikassa, fysiikassa ja tietotekniikassa. Niiden pohjalta on helppo jatkaa opintoja millä tahansa tekniikan tai luonnontieteen alalla työmarkkinoiden imun ja henkilökohtaisen kiinnostuksen mukaan.

Yleistietojen pohjalta kandidaatin tutkinnon suorittaneella tulee olemaan valmiuksia jo moniin tehtäviin työelämässä. Mutta tavoite ei toki ole päättää opintoja tähän, vaan jatkaa sopivalla alalla diplomi-insinööriksi ja monien kohdalla edelleen tohtoriksi. Epäilyksiä herättää tutkintorakenneuudistuksessa lanseerattu tiukka moduulirakenne, joka pakottaa kaikki opinnot tyypillisesti 20 opintopisteen (noin 535 tunnin työmäärän) laatikoihin ja laatikoiden tarkasti säädettyyn ketjutukseen. Erityisesti moduulien tarkka ketjutus saattaa vähentää tavoiteltua joustoa, ja sitä kautta jopa huonontaa opiskelijaliikkuvuutta. Uskon kuitenkin, että lyhyehkön harjoittelujakson jälkeen löytyy valmiutta tehdä tutkintosääntöön pieniä korjauksia ja palata alkuperäisten tavoitteiden tielle. Aika näyttää. ❚❚

Raimo Kantola lisäisi moduuleihin joustoa

Professori Raimo Kantola vastasi näin:

+ Ohjelmia ei ole enää suunniteltu ’sulle

J

... mulle’ -periaatteella, joka on ollut omiaan tekemään tutkinnon keskivaiheesta raskaan. Aikainen valinnaisuus on pakottanut meidät perkaamaan tutkintojen keskivaiheen opintoja kovalla kädellä. Pakolliset opinnot on nyt toivon mukaan harkittu huolellisemmin kuin koskaan ennen – onhan niitä nyt entistä vähemmän.

o silloin vuonna 1998, kun rakentelimme Tietoliikennetekniikan koulutusohjelmaa, kaavailin että moduulirakenteinen tutkinto olisi hyvä juttu. Ja on totta, että koko TKK:n kattava uusi tutkinnonrakenne on moduulirakenteinen. Nyt rakenne on kuitenkin voitu suunnitella aika lailla puhtaalta pöydältä. Vuonna 1998 me olimme sidottuja tiukempaan raamiin. Nyt menossa oleva uudistushanke on laaja-alainen ja moniulotteinen asia, jossa on sekä hyvää että ongelmia. Valtaosin pidän prosessia kuitenkin positiivisena. TKY:llä oli asiasta mielenkiintoisia ajatuksia, niitä ei ymmärtääkseni ole otettu huomioon. Kantolan plussat ja miinukset

+ Saamme välitutkinnon. + Opintojen järkevään mitoitukseen

on

pitkästä aikaa pantu paljon paukkuja.

+ Moduulirakenne on periaatteessa joustava – jos sitä käytetään oikein.

+

Mainittakoon erityisesti, että Tietoliikenteen ohjelmassa viime vuosien aikana esiin nousseita puutteita on pyritty korjaamaan ottamalla esitettyä kritiikkiä huomioon siinä määrin kuin on pystytty. TLTohjelmaa varten luodaan muun muassa erilliset sähkötekniikan ja elektroniikan kurssit, jotka ovat suppeammat kuin ELE:n vastaavat, mutta antavat kuitenkin aika vankat alan perustiedot. Samalla ne mahtuvat siihen kehykseen, mikä TLT-ohjelmassa näille opinnoille voidaan osoittaa.

– Miinuspuolella on lähinnä se, että moduulien koko on kiinteä. Se tekee niiden suunnittelusta ja ylläpidosta todella työlästä. Tällä kierroksella se on se keppi, jonka avulla opettajat saadaan tekemään mitoitus mahdollisimman suurella huolella. ❚❚

13


Teksti: Ilpo Koskinen

VTI Technologies’in toimitusjohtaja Hannu Martola näyttää kaaviokuvan tekniikan kehityksen trendeistä. Ensin oli 80-luvulla tietotekniikan ja mikrojen vallankumous. Sitten 90-luvun lopussa huomattiin, että tietoliikenne vetää kansantalouksia. Ja tänään eletään anturien aikakautta. Eli nyt tahkotaan miljardibisnestä antureilla? Ei suinkaan. Martola sanoo, että olennaista on juuri se, että antureista tulee niin halpoja, että niitä voidaan käyttää aivan missä vain tarvitsematta pohtia, onko se taloudellisesti järkevää. Mutta anturien läpimurto mullistaa monia asioita ja ne vaikuttavat meidän jokaisen elämään päivä päivältä enemmän. Suunta on kohti yhä inhimillisempiä koneita, joille tietotekniikka antaa aivot, tietoliikennetekniikka hermot ja anturit aistit. Eikä nyt enää liitetä vain yksittäisiä antureita, vaan pikemminkin anturiryhmiä, jotka yhdessä luovat kokonaiskuvaa tilanteista ja ympäristöistä. Mutta hetkinen, miksiköhän nimeksi vakiintui aikanaan anturi? Koska se antaa signaalia, tietoa, dataa, informaatiota? Englannin ja espanjan kieliset ja monet muut, lukuisat suomalaisetkin, puhuvat sensor’ista. Supisuomeksi se kai olisi mieluumminkin aistin, puhummehan aistinsoluistakin. Anturi, onpas siinä muuten jämäkkä sana! Sovelluksia lähes rajattomasti

14

Martolan johtaman VTI Technologies’in tuotteet kattavat kapean anturien sovellusalueen; yritys valmistaa vain kiihtyvyys- ja paineantureita – ja niitäkin vain ‘ihmisen mittakaavaisen‘ liikkeen ja paineen mittaamiseen. Eli VTI:n antureilla mitataan maan vetovoiman suuruusluokan kiihtyvyysvoimia sekä joidenkin ilmakehien paineita. Tuotekirjon kapeudesta huolimatta potentiaalisia sovelluksia on liki rajattomasti. Martola kertoo kuriositeettina erään kiinalaisen tuttavansa ideasta asentaa kiihtyvyysantureita eräisiin kodinko-

Anturien vuosik neisiin. Anturit pysäyttävät kaatuvan tai putoavan laitteen, jolloin vältytään monilta vahingoilta. VTI:n suunnittelemilla ja valmistamilla antureilla mitataan kiihtyvyyksiä, liikettä, pyörimisnopeuksia, kulmakiihtyvyyksiä, iskuja, tärinää, kaltevuuksia ja paineita. Sovellusalueet ulottuvat autoista ja muista liikkuvista koneista erilaisiin päätelaitteisiin, lääketeollisuuden laitevalmistukseen sekä urheilu- ja vapaa-ajantuotteisiin. Yritys on alallaan aivan oman tyyppisensä yritys; kilpailijat ovat joko puolijohdejättien osastoja tai pieniä aloittelevia yrityksiä.

Mikroteknologioilla massatuotetaan edullisesti pieniä, tarkkoja, luotettavia ja helposti liitettäviä antureita, jotka kuluttavat vähän tehoa ja sietävät ankariakin ympäristöolosuhteita. Samalla koneet inhimillistyvät: tietotekniikka tuo aivot, tietoliikennetekniikka hermot – ja anturit aistit.


kuva: Ilpo Koskinen

kymmen Autoteolllisuuden hovihankkija Tänään VTI:n leipälaji ja ison euromääräisen kasvun tuoja on autoissa käytettävät pienkiihtyvyysanturit. Ne tuovat 90 prosenttia liikevaihdosta ja niissä yritys on selvä markkinajohtaja maailmassa yli 50 prosentin markkinaosuudellaan. VTI valmistaa autoteollisuudelle myös paineantureita, joiden eräs nopeasti kasvava sovellus on renkaiden paineen mittaus, josta ehkä tulee keskeisin autojen turvallisuuden parantaja tällä vuosikym-

Lääketiedettä ja kaivinkoneita Kaikkiaan VTI:n anturien käyttökohteiden kirjo on valtaisa: kameralinssien vakautus, antennien suuntaus, kompassit, luotijunien kulun vakautus ja niiden matkustamojen kallistus kaarteissa, lentokoneet ja lentosimulaattorit, kaikenmoiset hissit, trukit, nosturit, kaivinkoneet, traktorit, metsäkoneet, ajoneuvojen kuljettajan istuimen vakautus, tankkien nestemäärien ja paineiden seuranta, seismiset mittaukset ... sovelluksiahan on loputtomasti, ehkä poiminkin esiin vain pari esimerkkiä. VTI:n kiihtyvyysantureita käytetään esimerkiksi sydämentahdistimissa, joissa niillä seurataan potilaan liikkumista, jolloin sydämen lyöntinopeutta voidaan ohjata tarpeen mukaan. Alkujaan tahdistimissa käytettiin kiinteää lyönti-tiheyttä, yleensä 70 lyöntiä minuutissa. Se oli nukkuessa liikaa ja liikkuessa liian vähän.

kuva: VTI Technologies

menellä. Optimaalinen rengaspaine on tärkeä tekijä niin jarrutuksissa kuin auton ohjattavuudessa ja ajo-ominaisuuksissa. Se myös säästää polttoainetta sekä vähentää itse renkaiden kulumista sekä myös vesiliirron vaaraa. Renkaaseen vulkanoitava anturi voi olla patterikäyttöinen tai sen tarvitsema hyvin pieni teho voidaan siirtää anturiin langattomasti. Autoissa VTI:n kiihtyvyys- ja paineanturit myös vakauttavat ajoa, estävät jarrujen lukkiutumista tai vetävien pyörien otteen lipsumista, sopeuttavat jousitusta erilaisiin ajo-olosuhteisiin, valvovat nesteiden määriä ja paineita tai vaikka maastoauton kallistumista. Niitä käytetään myös sähköisissä käsijarruissa, navigointijärjestelmissä sekä moottorin toiminnan optimoinnissa. Vaikka anturien käyttö autoissa kasvaa yhä vauhdilla, Martola arvioi, että muut sovellusalueet ajavat autoteollisuuden kiinni vielä tällä vuosikymmenellä. Erityisen vahvaa kasvua hän povaa urheilun, kuntoilun ja vapaa-ajan sovelluksille.

Kiihtyvyysanturien avulla voidaan myös suojata kannettavien laitteiden kovalevyjä, jotka rikkoutuvat helposti, jos ne lukevat tai kirjoittavat tärähdysten aikana. Laitteen liikkeitä seuraamalla huomataan laitteen putoaminenkin ajoissa. Herkkien laitteiden kuljetuksia voidaan valvoa laittamalla mukaan ’musta laatikko’, joka rekisteröi koko matkan jokaisen tärähdyksen. Ja kaasujohdon sulkuventtiilit voidaan loksauttaa kiinni, kun havaitaan määnjäristyksen iskevän. Kiihtyysantureilla voidaan mitata myös pysty- ja vaakasuoruuksia sekä kallistuskulmia hyvin tarkasti – alle yhden kaariminuutin tarkkuudella ja erottelukyvyssä puhutaan parhaimmillaan asteen tuhannesosista – vaikkapa lasermittausjärjestelmissä. Kallistelemalla voidaan ohjata vaikkapa tietokoneen hiirtä kelaamatta sitä metritolkulla pitkin pöytää. Paineantureilla voidaan mitata vaikka verenpaine, aivopaine tai sukellussyvyys, kiipeilykorkeus, laskuvarjohyppääjän matka maahan tai kuntoilijan energiankulutus. ”Sony uskoo myyvänsä vuoteen 2010 mennessä 60 miljoonaa kotitalousrobottia”, Martola heittää ja näyttää kuvan hieman toisenlaisesta ’robotista’. Kappas vain: sähkömopo, jonka pienet pyörät ovatkin rinnakkain ja kuljettaja seisoo niiden välissä olevalla pienoisella tasanteella. Vaikuttaapa kiikkerältä menopeliltä! Melkein kuin ajaisi yksipyöräisellä! Mutta joku kehittelee tosissaan tätä vimpainta suurkaupunkien jalankulkijoiden kulkuneuvoksi. Kiihtyvyysanturien avulla menopeli pysyy vaakaasti pystyssä ja suoriutuu kaiketi vaikka rappusista. Hyvin läheinen sovellus on rullatuoli. Ilmeisestikin yrityksessä tarvitaan hyvin monenmoista ja monialaista osaamista. ”Analogiatekniikan osaajista on aina pulaa”, Martola vihjaisee.

15


kuva: VTI Technologies

Hannu Martola

Täydellisiä, ideaalisia tuotteita?

16

Poimin VTI:n esitteestä anturin ominaisuuksia: pieni, kevyt, hyvin tarkka, kuluttaa hyvin vähän tehoa, helppo liittää, sietää äärimmäisen ankaria käyttöolosuhteita – ja massatuotannon ansiosta hintakin on kohdallaan. Juuri näitä ominaisuuksiahan tänään halutaan. Aivan täydellinen tuote? Ja edelleen: ”VTI:n anturiosaaminen luo ratkaisuja, jotka parantavat turvallisuutta, terveyttä ja elämänlaatua” – eli kaikkea, mitä nyt muodikkaasti janotaan! Ilmankos bisnes kulkee. Muuten, onpahan yrityksen nettisivuja (www.vti.fi), esitteitä ja muita materiaaleja hauska lukea. Koska VTI ei ole pörssiyhtiö (vaan sen omistaa pääomarahasto EQT III), se voi kertoa asioista mukavan rennosti, aivan kuin mukana olisi sopiva ripaus tervettä uhoakin. Yhtiön hallitusta johtaa meille alumneille tuttu mies Tuomo Lähdesmäki, joka

toimi jonkin vuosi sitten Sähköklubin puheenjohtajana. Materiaaleista välittyy mielikuva, että asioita tehdään innolla ja iloisena – ja VTI:llä näyttää menevän kaikin puolin hyvin. Mutta mikä on yrityksen menestyksen salaisuus? Hyvin menee, mutta menköön! ”Meillä on ollut vain äärettömän hyvä onni”, Martola tiivistää vaatimattomasti. ”Menestyksemme taustalla on vain muutama sattuma ja onnekas ’tapaturma’.” Martola kertoo, että alkujaan yrityksen piti valmistaa kiihtyvyysantureita autojen turvatyynyjen laukaisemiseen – mutta nyt tällaisia jopa 50 g:n voimia mittaavia antureita ei valmisteta lainkaan. Todellinen onnenpotku yritykselle oli onnettomuus, jossa ruotsalaisen autolehden toimittajat kaatoivat väistökokeessaan pienen ja korkean A-Mercedeksen. Autotehdas reagoi tapahtumaan hyvin voimakkaasti ja lähti todenteolla kehittä-

mään ja soveltamaan autojen ajonvakauttamisjärjestelmiä. Martolan tapaturmateoria ei täysin vakuuta minua. Tapaturmia ja onnettomuuksiahan kyllä sattuu yhdelle sun toisellekin, mutta menestyviä yrityksiä syntyy harvoin. Ehkä sattumillakin oli osuutta, mutta olisiko menestyksen avaimena siltikin ollut yrityksen ennakkoluulottomuus, valppaus ja uskallus? Yrityksen riskinottokyvystä kertoo paljon Martolan toteamus siitä, että nykyisen toimitalon ensimmäisen puoliskon rakentamiseen satsattiin aikoinaan 200 miljoonaa markkaa – vaikka yrityksen koko liikevaihto oli silloin vain 40 miljoonaa. Mutta hyvin ratkaisevaa on kai ollut yrityksen osaaminen. Tänään se panostaa tutkimukseen ja tuotekehitykseen 12,6 miljoonaa euroa vuodessa, mikä on peräti 17 prosenttia liikevaihdosta. Eipä ihme, että Sisäpiiri-lehtiä tehtäessä nimi VTI on vilahdellut usein juteltaessa TKK:n eri laboratorioiden ihmisten kanssa. Muistan lukeneeni Sähkö- ja tietoliikennetekniikan osaston nettisivuilta, että joku TKK:n tutkija sai palkinnon esitelmästään merkittävässä anturien ja mikrotekniikan tapahtumassa syksyllä 2003. Tarkistan tätä kirjoittaessani tiedon. Kyseessä oli merkittävin Euroopassa vuosittain järjestettävä sensoreita sekä mikrosysteemejä käsittelevä konferenssi, Eurosensors. Palkinnon sai DI Mika Koskenvuori, joka toimi tutkijana professori Ilkka Tittosen tutkimusryhmässä Mittaustekniikan laboratoriossa. Tutkimus tehtiin yhteistyössä VTT:n kanssa ja sitä rahoittivat Tekes, NRC (Nokia Research Center) ja VTI Technologies. Tutkimus liittyi suurtaajuisiin mikromekaanisiin piiresonaattoreihin, joissa käytetään samanlaista kapasitiivista kytkentää kuin VTI:n tuottamissa antureissa. Ideana oli kehittää menetelmä, jolla kapasitiivisten elektrodien välinen etäisyys voidaan komponentin valmistuksen jälkeen säätää hyvin pieneksi, alle yhden mikrometrin, ilman että elektrodit koskevat toisiinsa. Näin saadaan aikaan hyvin voimakas sähkömekaaninen kytkentä.


Hallinnassa koko ketju

Tärkeä VTI:n menestystekijä on varmasti sekin, että sillä on tiukasti hallinnassa koko ketju, jossa tuotteet kehitetään ja valmistetaan. Yrityksen osaaminen kattaa kaiken tuotteisiin liittyvän tiedon perusfysiikan ilmiöistä asiakkaiden erikoissovellusten avainkysymyksiin. Martola kertoo, että komponenttien kehitystyössä hyvin keskeisessä roolissa on ns. hiljainen tieto, jota ei löydy oppikirjoista. Mikromekaniikan valmistuksessa törmätään usein asioihin, jotka pitää opiskella perinteisellä ‘kantapään kautta‘ -menetelmällä. Hiljaisen tiedon tehokas hyödyntäminen edellyttää, että organisaatiossa henkilökohtainen kanssakäynti ja yhteistyö sujuvat erinomaisesti. Asiaan liittyy, että maailmalla eri sovelluksiin valmistettavat MEMS-rakenteet (Micro ElectroMechanical System) poikkeavat aina niin paljon toisistaan, että niitä ei suinkaan voida valmistaa samoilla tuotantolinjoilla tai edes samoilla valmistusmenetelmillä. Niinpä esimerkiksi mustesuihkukirjoittimien, mikropeilijärjestelmien, optisen tietoliikenteen, suurtajuisten resonanssipiirien ja biotekniikan sovellusten MEMS-komponenteille tarvitaan aina aivan omat valmistusmenetelmänsä. VTI:n anturien valmistuksessa käytettävä VTI 3D-MEMS on yrityksen itsensä kehittämä teknologia – ei siis mikään alan yleinen valmistusmenetelmä. Sen kehitystyö alkoi jo yli neljännesvuosisata sitten Vaisalan suojissa – eikä silloinkaan lähdetty tyhjästä; tukena oli koko Vaisalan tietotaito. Matkalla on tehty paljon yhteistyötä TKK:n eri laboratorioiden kanssa. Siispä VTI:nkin menestyksen taustalla on hyvin pitkä ja määrätietoinen kehitystyö. Tämäkään menestystarina ei syntynyt yhdessä yössä. VTI Technolgies’in liikevaihto vuonna 2004 oli 62 miljoonaa euroa. Tavoitteena on, että liikevaihto kipuaa viidessä vuodessa noin 200 miljoonaan euroon ja samassa ajassa yritys uskoo palkkaavansa noin 300 uutta työntekijää nykyisten noin 700 lisäksi.

kuva: VTI Technologies

perusfysiikasta sovelluksiin

VTI:n toimi- ja tuotantotilat Suomessa ovat juuri laajenemassa tuplaksi, kun aiemman rakennuksen viereen valmistuu uusi, jolloin pinta-alaa on Suomessa käytössä yhteensä 24 000 m2. Laajennus mahdollistaa anturielementtien vuosituotannon lisäämisen nykyisestä noin 20 miljoonasta noin 100 miljoonaan. Investointi on yhteensä noin 80 miljoonaa euroa viiden vuoden aikana. ”Itse asiassa rakennus on vain sääsuoja puhdastiloille“, Martola veistelee.

Yksikiteistä piitä, lasia ja ohutkalvoja VTI:n anturien materiaali on yksikiteinen pii, joka on lähes ideaalinen elastinen materiaali. Anturielementit valmistetaan kerrostamalla päälleikkäin ja bondaamalla yhteen useita piikiekkoja (niiden pinnan on oltava todella tasainen!), joita on työstetty fotomaskien avulla syövyttämällä pois ainetta ja kasvattamalla metallisia ohutkalvoja. Johtavien kerrosten välisenä eristeenä on lasia. Lopuksi pinosta leikataan kolmiulotteisista rakenteista koostuvia mikromekaanisia antureita. Kaikki VTI:n anturit toimivat kapasitiivisesti ja niissä käytettävät mittausmenetelmät nojautuvat suoraviivaisen yksinkertaisesti perusfysiikan ilmiöihin.

Paineantureissa on paineen vaikutuksesta taipuva ohut piikalvo, joka on samalla kondensaattorin toinen levy, jonka etäisyys vastalevystä vaihtelee paineen mukaan – joten kondensaattorin kapasitanssi vaihtelee suhteessa paineeseen. Kiihtyvyysanturissa on jousena toimivan palkin välityksellä anturin runkoon kiinnittyvä massa, joka taivuttaa jousta kun anturia kiihdytetään anturin mittaussuunnassa. Kiihtyvyyden mukaan siirtyvä rakenne toimii samalla kondensaattorin toisena levynä, joten kapasitanssi vaihtelee kiihtyvyyden mukaan. Erisuuntaisia kiihtyvyyksia mitataan käyttäen eri suunnissa toimia elementtejä. Vaikka VTI:n anturit mittaavatkin vain pienkiihtyvyyksiä, niiden rakenne kestää jopa 40 000 g:n kiihtyvyyksien iskut. Ilmatiiviin rakenteen ansiosta ne sietävät likaisiakin käyttöolosuhteita ja agressiivisia aineita. Ja vaikka anturien toimintaperiaatteet ovat hyvin suoraviivaisia, käytännön rakenteisiin ja toiminnan optimointiin liittyy paljon sellaisiakin niksejä, joita ei haluta paljastaa. Esitteet kertovat kuitenkin, että esimerkiksi kolmiulotteisessa kiihtyvyyden mittauksessa käytetäänkin neljässä eri suunnassa olevia kiihtyvyysantureita ja itse asiassa kaikki anturit ovatkin aina kaksoisrakenteita, joissa samaa suuretta mittaa tavallaan kaksi anturielementtiä. VTI tekee itse kaikki valmistusketjun vaiheet lähtien muualta valmiina ostetuista piikiekoista ja päätyen asiakkaille toimitettaviin valmiisiin tuotteisiin, joita ovat anturielementit, anturikomponentit sekä valmiiksi koteloidut anturijärjestelmät. Vain komponenttien kotelointia ostetaan jonkin verran myös ulkoa. Eikä kotelointikaan ole niin yksinkertaista kuin aluksi saattaisi luulla: ”Anturit ovat ’eläviä‘ tuotteita, niiden kotelointi on aivan jotakin muuta kuin tavallisten mikropiirien kotelointi”, Martola valistaa. Lopuksi vielä varoituksen sana: aivan jokainen ei tiedä, mitä anturit ovat! Kun eilen kerroin eräässä suosituissa iltaravintoloissa kirjoittavani juttua anturibisneksessä, asia ymmärrettiin aivan täysin väärin! ❚❚

17


Esittelyssä: TKK:n Metsähovin radiotutkimusasema

Radio-

signaalia

miljardien vuosien

kuva: Ilpo Koskinen

takaa

teksti: Ilpo Koskinen

TKK:n Metsähovin radiotutkimusaseman tutkijat ovat osoittaneet, että pienellä tutkimusryhmällä ja pienillä budjeteillakin saavutetaan tarkoin erikoistumalla merkittäviä tieteellisiä tuloksia. Mitähän olisi jo saatu aikaan suuremmilla rahoilla? Nyt Metsähovi on konsortiona yhdessä Turun yliopiston Tuorlan observatorion kanssa ehdolla Suomen Akatemian tieteen huippuyksiköksi. Toivottavasti tärppää!

18

Metsähovissa tutkitaan kvasaareja, koko maailmankaikkeuden kaukaisimpia ja energisimpiä kohteita. Siellä myös kehitetään uusia mittausmenetelmiä ja -järjestelmiä sekä suunnitellaan ja rakennetaan tieteen teossa tarvittavia laitteistoja.

”M

e kvasaaritutkijat haluamme nähdä aina vain kauemmaksi, aina vain tarkemmin – sekä havannoida aiempaa nopeammin ja tehokkaammin”, kertoo TKK:n Metsähovin radiotutkimusaseman johtaja, dosentti Merja Tornikoski. Toiveen taustalla on kvasaaritutkimuksen suuri dilemma: koska nämä erittäin kiinnostavat kohteet ovat samalla myös maailmankaikkeuden kaukaisimpia tunnettuja kohteita, joiden lähettämä valo ja muu sähkömagneettinen säteily tulee jopa yli kymmenen miljardin valovuoden päästä, niistä ei vielä tänä päivänä voida nähdä mitään yksityiskohtia. Metsähovin ja sen yhteistyökumppanien tutkimus on kuitenkin tuomassa apua ongelmaan, kun ns. pitkäkantainterferometrian eli VLBI-tekniikan (Very Long Baseline Interferometry) kehittämisessä ollaan juuri ottamassa isoja harppauksia.

”Nyt me tietenkin haaveilemme siitä, että pääsisimme oikeasti näkemään, mitä siellä kvasaarin keskustassa todella tapahtuu”, Tornikoski sanoo. VLBI-tekniikan kehittämisen ja soveltamisen työjuhtina ovat Metsähovissa olleet diplomi-insinöörit Ari Mujunen ja Jouko Ritakari.Tämä juttu perustuu keskusteluun Tornikosken, Mujusen ja Ritakarin kanssa sekä paljolti myös Metsähovin Internetsivuilta löytyvään materiaaliin.

Kirkkaampi kuin tuhat galaksia Nimi kvasaari on ’suomennos’ englanninkielisestä nimestä quasar (quasi-stellar radio source – tähden kaltainen radiosäteilyn lähde). Kvasaarit näyttävätkin optisella teleskoopilla katsottuna hyvin samanlaisilta kuin huimasti lähempänä


Supermassiivinen musta aukko? Vaikka kvasaareista ei vielä millään nykyisellä havaintovälineellä voida nähdä yksityiskohtia, jotka paljastaisivat mitä niissä todella tapahtuu, on niistä tehtyjen epäsuorien havaintojen perusteella laadittu teoreettisia malleja, jotka pyrkivät selittämään niiden toimintamekanismeja. Vallitsevan käsityksen mukaan ilmiön taustalla on ns. aktiivinen galaksiydin ja sen keskustassa vinhasti pyörivä supermassiivinen musta aukko, joka saattaa olla jopa miljardi kertaa omaa Aurinkoamme massiivisempi. Tämä aktiivinen galaksiydin säteilee niin kirkkaasti, että sen ympärillä olevan valtaisan spiraalitai ellipsigalaksin valo hukkuu täysin liki pistemäisen ytimen loisteeseen. Näin galaksi, jolla on aktiivinen ydin, poikkeaa melkoisesti tavallisesta galaksista, jonka säteily on suoraan siihen kuuluvien tähtien valon summa. Tällainen tavallinen galaksi on myös oma Linnunratamme, vaikka myös sen keskustassa arvellaan lymyilevän kohtuullisen kokoisen mustan aukon. Säteilymekanismien mallinnusta Tornikoski näyttää vierellä oikealla olevan kvasaarin toimintaa kuvaavan kaavioku-

kuva: Teemupekka Virtanen

olevat tähdet. Aluksi niitä luultiinkin oman Linnunratamme radiotähdiksi. Myöhemmin pääteltiin, että koska niiden valossa on suuri punasiirtymä, niiden säteilyn on täytynyt matkata tänne miljardeja valovuosia. Koska kvasaarit ’löydettiin’ tai ’keksittiin’ vasta 1960-luvun puolivälissä, kyseessä on hyvin nuori tähtitieteen ala. Kvasaareista saatujen havaintojen tulkinta on asettanut tieteen selityskyvyn koetukselle. Yksi kvasaari näyttää säteilevätn kirkkaammin kuin tuhat tavallista galaksia – ja kaikki säteily näyttää tulevan hyvin suppealta, suorastaan pistemäiseltä alueella, joka on ehkä vain oman aurinkokuntamme kokoluokkaa tai jopa sitä pienempikin.

Suihkuissa etenee myös shokkimuodostelmia, joiden syntymekanismien selvittäminen ja mallintaminen ovat osa Metsähovin tutkimustyötä. Shokkiaalloissa materia näyttää liikkuvan ajoittain jopa nelinkertaisella valonnopeudella. Ilmiö selitetään aikaskaalojen vääristymisellä. Kauempana suihkut vähitellen hidastuvat ja leviävät laajoiksi muodostelmiksi, jotka säilynevät miljoonia vuosia. ”Suuri osa kaaviokuvassa näkyvistä asioista on päätelty epäsuorien havaintojen perusteella. Ei ole mitenkään mahdotonta, että asioita on päätelty väärin”, Tornikoski varoittaa lopuksi.

Kvasaarien yhtenäismalli

Merja Tornikoski van ja selvittää sen sisällön suunnilleen seuraavasti: Kun kuvan keskellä olevan supermassiivisen mustan aukon valtaisa vetovoima kiskoo puoleensa ympäröiviä kaasupilviä, niistä muodostuu pyörivän mustan aukon ympärille litteä kertymäkiekko, josta putoaa kaasua ja muuta materiaa kohti mustaa aukkoa, jolloin vapautuu valtava määrä energiaa. Kertymäkiekon sisällä lämpötila kohoaa yli sadantuhannen asteen, jolloin alue emittoi röntgen- ja ultraviolettisäteilyä sekä valoa. Kertymäkiekon ympärillä, muutaman valovuoden etäisyydellä, on sitä viileämpi suuri donitsin muotoinen, läpinäkymätön pöly- ja molekyylipilvi. Kvasaarin ytimestä lähtee kaksi vastakkaisiin suuntiin etenevää, voimakkaasti säteilevää kapeaa kiilamaista suihkua, joiden oletetaan etenevän pitkin mustan aukon pyörimisakselia. Näissä plasmasuihkuissa, jotka yltävät jopa miljoonien valovuosien etäisyydelle, varatut hiukkaset kiitävät aluksi lähes valonnopeudella voimakkaassa magneettikentässä, jolloin syntyy myös hiukkaskiihdyttimistä tuttua synktrotronisäteilyä. Lisäksi suihkujen havaitaan lähettävän gamma-, röntgen- ja optista säteilyä, joiden säteilymekanismit tunnetaan huonommin. Myös itse suihkujen syntymekanismi on vielä melkoinen arvoitus.

Kaiken kaikkiaan aktiivisia galakseja on hyvin monenlaisia; kvasaarit ovat vain yksi niiden osajoukko – tosin kaikkein aktiivisin. Arvioidaan, että nykytekniikoilla voitaisiin jäljittää kaikkiaan noin satatuhatta kvasaaria. Aktiivisista galakseista tehdyt havainnot herättävät monenlaisia kysymyksiä. Miksi osa galakseista on aktiivisia ja osa ei? Vaihteleeko aktiivisuus galaksien eri kehitysvaiheissa? – Onko aktiivinen vaihe osa galaksien normaalia evoluutiota? Onko Linnunradallakin ollut joskus aktiivinen ydin, vai onko se vasta ehkä syntymässä? alkuperäiskuva: C.M. Urry ja P. Padovani

kapeiden emissioviivojen pilviä

suihku

musta aukko

leveiden emissioviivojen pilviä

kertymäkiekko

molekyylitorus

19


Havaintojen mukaan näyttää myös siltä, että kvasaarejakin on hyvin monenlaisia. Yksi selitys moninaisuudelle voisi olla se, että kvasaari näyttää eri suunnista katsottuna erilaiselta. Jos me olemme suoraan suihkun suunnassa, se näyttää kovin aktiiviselta. Mutta jos me katsommekin sitä suoraan sivusta, kohtisuorassa suunnassa suihkuihin nähden, ytimen ympärillä oleva munkkimainen pölypilvi kätkee aktiivisen ytimen lähes täysin. Tämä ns. yhtenäismalli on yksi Metsähovin keskeinen tutkimusaihe, jota lähestytään erityisesti monitaajuusanalyysin keinoin. Sitä varten kvasaarin säteilyä on voitava mitata samanaikaisesti useilla eri instrumenteilla, kuten radioteleskoopeilla, optisilla teleskoopeilla sekä röntgen- ja gamma-alueen satelliiteilla. Tämä edellyttää hyvää maailmanlaajuista yhteistyötä. Kvasaaritutkimusta on Metsähovissa tehty vuodesta 1980 asti tiiviissä yhteistyössä Turun yliopiston Tuorlan obsevatorion kvasaaritutkimusryhmän kanssa, jota johtaa professori Esko Valtaoja, joka tunnetaan paitsi tähtitieteilijänä, niin myös yhden vähemmistöryhmän, meidän pakanoiden puolestapuhujana. Tuorlan observatorilla on oma metrinen optinen teleskooppi, mutta varsinainen havaintoväline on La Palman saarella, Kanarian saarilla 2382 metrin korkeudella sijaitseva 2,5-metrinen yhteispohjoismainen optinen NOT-teleskooppi (The Nordic Optical Telecscope). Metsähovi-Tuorla-konsortio on edennyt Suomen Akatemian tieteen huippuyksiköiden haussa toiselle kierrokselle. Mahdollinen valinta ratkeaa tänä vuonna. Maailman paras

kirkkaus- tai valokäyriä – miksi niitä sitten haluaakaan kutsua. Käytännössä yksi mittaus vie puoli tuntia, koska kvasaarin lähettämää radiokohinaa joudutaan integroimaan, jotta antennin suojakuvun ja muiden vastaavien virhelähteiden vaikutus eliminoituu riittävästi. Kun kvasaarissa havaitaan tapahtuvan jotakin mielenkiintoista, sitä voidaan tietenkin ryhtyä seuraamaan tarkemmin. Koska Metsähovin radioteleskooppi on ainoa radioteleskooppi maailmassa, jonka havaintoajasta suurin osa on voitu käyttää kvasaarien tutkimukseen suurilla radiotaajuuksilla, Metsähovissa on vuosikymmenten aikana kerätty ainutlaatuinen ja arvokas kvasaarien tietopankki, jossa on pitkiä katkeamattomia aikasarjoja noin 85 kvasaarin säteilyn vaihteluista, useista jopa yli 25 vuoden ajalta. ”Näistä havainnoista näkyy jo sellaisiakin asioita, joita ei välttämättä pienellä aikavälillä huomaisikaan”, Tornikoski huomauttaa. ”Emme halua olla mikään sääasema” Havaintojen mukaan kvasaareja on todellakin hyvin monenmoisia. Toiset säteilevät varsin tasaisesti, mutta toisten säteily vaihtelee voimakkasti ja niissä havaitaan myös voimakkaita, muutamasta minuutista vuosiin kestäviä purkausia, joissa säteily moninkertaistuu. Aktiivisuus voi pitkällä aikavälillä vaihdella melkoisesti. Aineistoa hyödynnetään maailmanlaajuisesti kvasaarien purkaushistorian tutkimuksessa sekä myös alkavien purkausten ennustamisessa, kun organisoidaan ja

koordinoidaan kansainvälisiä yhteismittauksia. Yhtenä haaveena on, että purkauksia voitaisiin tarkkailla alusta loppuun yhtä aikaa kymmenillä eri taajuuksilla. ”Kvasaarien havainnointi ja antennin veivaaminen niiden välillä vie hirveästi aikaa ja energiaa, mutta havainnoiva tähtitiede on tällaista”, Tornikoski toteaa. ”Emme kuitenkaan halua olla mikään ’sääasema’ – kuten sanotaan – joskin Auringon mittauksissa me hieman sitä nyt olemmekin. Teemme mittauksia omaa tutkimusta varten ja niitä hyödynnetään käytännöllisesti katsoen kaikissa julkaisuissamme”, hän korostaa. ”Mutta nykypäivän tähtitiede on monitaajuustutkimusta. Tätä tutkimusta ei mitenkään voisi tehdä niin, että me istuisimme täällä tekemässä tutkimusta vain omien havaintojemme pohjalta. On myös vaihdettava dataa muiden kanssa ja käytettävä itsekin aktiivisesti myös muita teleskooppeja.” ”Esimerkiksi vaikka gammasäteily ja radioallot ovat aivan koko sähkömagneettisen spektrin vastakkaisissa ääripäissä, ne liittyvät tietyllä tavalla toisiinsa. Näyttää siltä, että kvasaareissa gammasäteilyä voi syntyä välillisesti saman mekanismin kautta kuin synkrotronisäteilyä”, Tornikoski kertoo. Itse suunniteltuja ja valmistettuja järjestelmiä Suuri osa Metsähovin tutkimuksessa käytettävistä laitteista ja -järjestelmistä on suunniteltu ja rakennettu itse. Tämä ei kuitenkaan ole ollut mikään itsetarkoitus, vaan omaan laitevalmistukseen on päädytty, koska rahat eivät ole aina riittäneet

20

Vaikka Metsähovin radioteleskoopin halkaisija on varsin suuri, 14 metriä, sen erotuskyky ei riitä alkuunkaan kvasaarien rakenteen kuvantamiseen, vaan se näkee ne pistemäisinä säteilylähteinä. Mutta sillä voidaan hyvin seurata kvasaarin säteilyn muuttumista. Metsähovissa tällaisia mittauksia on tehty katkeamattomina sarjoina jo 70-luvun lopulta asti. Kun kutakin seurattavaa kvasaaria on käyty kurkkaamassa sopivin väliajoin, mittaustuloksista on kertynut aikasarjoja, joista voidaan piirtää vuo-, säteily-,

kuva: Ilpo Koskinen

tietopankki kvasaareista


Metsähovin lyhyt historiikki Kirkkonummen Kylmälän kylässä toimivan TKK:n Metsähovin radiotutkimusaseman nykymuotoisen toiminnan käynnisti 1970luvulla Martti Tiuri toimiessaan Suomen Akatemian tutkimusprofessorina. Asema oli alkujaan osa Radiolaboratoriota, mutta eriytyi vuonna 1988 TKK:n erillislaitokseksi. Aseman maa-alue saatiin lahjoituksena Helsingin yliopistolta, joka on omistanut jo 1900-luvun alusta alkaen Metsähovin tilan, josta maa erotettiin. Nykyinen 14-metrinen radioteleskooppi saatiin käyttöön vuonna 1974 ja aluksi sillä tehtiin radioastronomisten mittausten ohella myös satelliittitietoliikenteen etenemistutkimuksia. Teleskoopilla on myös pieni rooli television historiassa; sillä vastaanotettiin ensi kertaa Suomessa värillistä televisio-ohjelmaa ’taivaskanavalta’ 4.10.1976.

kuva: Merja Tornikoski

kalliisiin kaupallisiin laitteisiin – tai sitten tarvittavia laitteita ei edes ole ollut tarjolla valmiina. Ja kun tehdyt laiteet ovat osoittautuneet erinomaisiksi, niitä ovat halunneet tutkijakolleegat ympäri maailmaa. Niinpä niitä on toimitettu muun muassa USA:han, Huippuvuorille, Kiinaan ja Australiaan. Ja vaikka esimerkiksi 90-luvun puolivälissä NASA:n Deep Space Network -verkolle myytiin laitteita yli miljoonan markan arvosta, ei laitekauppa ole ollut kovin iso bisnes. Rahan sijasta motivaationa on useimminkin ollut oman tutkimustyön edistäminen. Eihän auta, vaikka itsellä olisi maailman parhaat laitteet, jos tutkimuksessa välttämättömällä yhteistyökumppanilla niitä ei ole. Tämän päivän radioastronomia on ennenkaikkea yhteistyötä. Todettakoon, että Metsähovin läheisen yhteistyökumppanin, Tuorlan observatorion yhteydessä toimii yhtiö, joka hioo ja kiilloittaa teleskooppien peilejä ja linssejä. Siellä on viimeistelty muun muassa maailman suurin avaruusteleskoopin peili ESA:n Herschel-satelliittiin sekä metrinen linssi ruotsalaisten Kanarian saarten La Palmalla sijaitsevaan aurinkokaukoputkeen (Observatorio del Roque de los Muchachos), jolla on otettu tässä jutussa oleva lähikuva auringonpilkuista. Metsähovin teleskooppia uudistettiin 90luvun alussa vaihtamalla antennin suojakupu, peilipaneelit ja taustarakenteet. Samalla myös rakennettiin uusi laboratoriosiipi. Remontissa antennin paneelien pintatarkkuus parani (0,35➟0,1 mm), suurin käyttötaajuus nousi (115➟250 GHz) ja antennin hyötysuhde ylimmillä taajuksilla parani jopa kolminkertaiseksi.

Radioteleskoopin pääpeili on metallinen lautasantenni, joka kerää akselinsa suunnasta tulevan säteilyn ja heijastaa sen edessä olevaan apupeiliin, joka kohdistaa säteilyn pääpeilin keskellä olevasta aukosta vastaanottimeen, jossa säteily muutetaan sähköiseksi signaaliksi, vahvistetaan ja digitalisoidaan tiedoksi, joka tallennetaan tietokoneen muistiin.

Jo vuosia ennen kuin nykyinen antenni hankittiin Electronic Space Systems’iltä, jota Suomessa muuten edusti Nokia, laadittiin suunnitelma 20-metrisen antennin rakentamisesta Suomessa. Sille ei kuitenkaan löytynyt rahoitusta. Ja vielä varhaisemmasta suunnitteluvaiheesta kertoo Metsähovin nettisivuilla aseman aiempi pitkäaikainen johtaja, emeritusprofessori Seppo Urpo näin: ”Vuonna 1967 kävelin professori Tiurin puheille kysymään mahdollista diplomityöaihetta ja työpaikkaa. Onni

hymyili ja minusta tuli diplomityöntekijä 600 markan kuukausipalkalla. Diplomityön aiheeksi Tiuri ilmoitti: ’Suunnittele ja rakenna radioteleskooppi’. Tyhmyyksissäni ja ymmärtämättä vaadittavan työn määrää aloitin työt maanantaina. Noin kahdessa viikossa totuus valkeni ja diplomityöni aihe vaihdettiin toiseksi.” Metsähovissa työskentelee kaikkiaan 15 henkilöä, mutta kun iso osa heistä on osa-aikaisia, palkanmaksun näkökulmasta asemalla tehdään yhdeksän miestyövuotta vuodessa.

21


kuva: the Royal Swedish Academy of Sciences

Tämä lähikuva Auringon pilkuista on otettu Kanarialla La Palmalla olevalla ruotsalaisten tarkalla aurinkokaukoputkella, joka on maailman suurin lajissaan. Merkittäviä tuloksia Aurinkotutkimuksessa

22

Kvasaarien, maailmankaikkeuden kaukaisimpien kohteiden tutkimuksen ohessa Metsähovissa on ikäänkuin vastapainona tutkittu jo 70-luvulta lähtien myös kosmologian mittakaavassa äärimmäisen läheistä kohdetta, Aurinkoa. Tässäkin työssä on saavutettu merkittäviä tuloksia. Läheisyydestään huolimatta Aurinkoon kätkeytyy vielä paljon mystiikkaa, jonka selvittäminen auttaisi meitä ymmärtämään maailmankaikkeutta laajemminkin. Metsähovi on ollut maailman johtava Auringon koronan millimetriaaltosäteilyn tutkija. Se raportoi ensimmäisenä Auringon napojen läheisistä radiosäteilyn kirkastumisalueista ja mittasi niiden avulla Auringon differentiaalisen pyörimisnopeuden lähellä napoja. Aurinkohan ei pyöri kuin kiinteä kappale, vaan pyörimisnopeus ’päiväntasaajalla’ on paljon suurempi kuin navoilla. Metsähovissa on myös tutkittu Auringon värähtelyjä, koronan aukkoja, keskimääräistä hiljaisempia Auringon alueita sekä röntgen- ja radiosäteilyn yhteyksiä. Mutta nyt kun Seppo Urpo on jäänyt eläkkeelle, asemalla ei ole enää yhtään varsinaista aurinkotutkijaa.

Mainittakoon, että Venäjän Tiedeakatemia myönsi emeritusprofessori Urpolle ja hänen venäläisille kolleegoilleen palkinnon vuoden 2003 parhaasta matematiikan ja fysiikan alan tieteellisestä artikkelista. Artikkeli käsitteli Metsähovissa havaittujen Auringon säteilypurkauksien pohjalta tehtyä tutkimusta, jossa 22 ja 37 GHz taajuuksilla havainnoidusta datasta löydettiin kolmea erityyppistä oskillointia, joiden ehdotettiin liittyvän erityisesti Auringon koronan magneettisiin häiriöihin. Teleskoopin tarkkuuden rajaa tyly luonnonlaki Kvasaareihin näkemistä rajoittaa luonnonlaki, jonka mukaan minkääntyyppisen teleskoopin tarkkuus eli erotuskyky eli erottelukyky ei voi olla parempi kuin teleskoopin koko ja havainnoinnissa käytetty aallonpituus edellyttävät – olivatpa peilit ja linssit hiottu ja puunattu kuinka hyvin tahansa. Tämän lain mukaan teleskooppi on sitä tarkempi, mitä suurempi on sen halkaisija – ja myös sitä tarkempi, mitä lyhyempiä (ja siis suuritaajuisempia) aaltoja mittauksesa käytetään. Eli ainakin teorias-

sa huipputarkan teleskoopin saa rakentamalla jättimäisen teleskoopin, joka mittaa äärimmäisen lyhyillä aalloilla. Käytännössä asia ei valitettavasti ole näin suoraviivainen, koska me emme voi vapaasti päättää käytettävää taajuutta, vaan meidän on valittava taajuus, jota kohteemme emittoi tai heijastaa. Luonnonlakimme sanelee, että auttamatta huonoimpia teleskooppeja ovat suhteellisen suuresta koostaankin huolimatta radioteleskoopit, koska lyhimmätkin niissä käytetyt taajuudet ovat noin 10.000 kertaa pidempiä kuin näkyvän valon aallot. Eikä koon kasvattamisen ainoa ongelma ole halkaisijaan nähden vähintään kolmannessa potenssissa ylös syöksyvä hinta. Teleskoopin peilin pinnan tasaisuuden ja muototarkkuuden pitää vastata käytettävän aallonpituuden vaatimuksia, joiden täyttäminen vaikeutuu jättikokoon mentäessä kohtuuttomasti. Peilin tarkkuuden vaatimus toisaalta myös tasoittaa eri tyyppisten teleskooppien mahdollisuuksia: Pitkiä aaltoja käyttävistä radioteleskoopeista voidaan tehdä valtavia, mutta valtavan optisen teleskoopin rakentaminen on todellinen haaste. Radioteleskooppeja on tehty satojen metrien kokoluokassa, mutta löytyypä netistä suunnitelma satametrisestä optisestakin teleskoopista, joka on ideoitu toteutettavan eräänlaisella mosaiikkipeilitekniikalla.

Porsaanreikänä interferometria Onneksi teleskooppien tarkkuutta rajoittavasta luonnonlaistakin löytyy sopivan väljä porsaanreikä: interferometrian avulla me voimme yhdistää erilliset teleskoopit virtuaaliseksi ’jättiskoopiksi’, jonka peilin virtuaalista halkaisijaa eivät teoriat rajaa. Ainakin unelmissamme me voimme koota valtaisan virtuaaliteleskoopin sirottelemalla ympäri avaruutta teleskooppeja, joista etäisimmät ovat niin kaukana, että niistä juuri ja juuri enää saadaan signaalia Maahan. Tähän on ehkä vielä


kuva: Merja Tornikoski

hieman matkaa, mutta Metsähovissa kehitettävällä VLBI-pitkäkantainterferometrialla (Very Long Baseline Interferometry) on jo saavutettu hyvin lupaavia tuloksia. Hui, mikä nimi! Tekisipä mieli sanoa jättiskopiaksi. VLBI kääntää tavallaan koko pakan ympäri. Optinen teleskooppi on yhä noin 10 kertaa tarkempi kuin radioteleskooppi. Ja Hubble-avaruusteleskooppi on edelleen noin 10 kertaa tarkempi kuin maanpäällinen optinen teleskooppi, mutta nyt maanpäälliset VLBI-radioteleskoopit yltävät yhdessä jo tuhansia kertoja parempaan kulmaerottelukykyyn kuin Hubble. Ruotsinlaiva Kuussa? Ei, sehän on kirsikka! ”Niin, Hubblea on totuttu pitämään hyvin tarkkana instrumenttina – ja niinhän se onkin. Mutta kyllä me radioastronomit olemme nyt vain pistäneet paremmaksi”, Tornikoski kehaisee. ”Hubblen resoluutiolla me voisimme nähdä Kuussa olevan kerrostalon tai autolautan kokoisen esineen. VLBI-tekniikan resoluutiolla me erottaisimme sieltä kirsikan kokoisen esineen”, Tornikoski vertaa. ”Eli voitaisiin istua takapihalla seuraamassa kuussa käytävää pingisottelua”, Jouko Ritakari heittää. VLBI-tekniikan kehittyminen ei silti tarkoita sitä, että Hubblen kaltaiset optiset avaruusteleskoopit kävisivät tarpeettomiksi, päinvastoin. Radioteleskoopeillahan voidaan edelleenkin havannoida vain radioaaltoja säteileviä kohteita. Ja yhä tärkeämmäksi tulevat erilaiset yhteismittaukset, joissa samoja kohteita havainnoidaan samanaikaisesti useilla eri välineillä ja taajuuksilla. Muuten: Liki kaikki tosi ammattilaisten käyttämät optiset teleskoopit ovat tänä päivänä peiliteskoppeja. Linssikaukoputkia käytetään ainoastaan Auringon tarkkailussa. Suuret linssit ovat tietenkin hirvittävän painavia ja kalliita, mutta niiden valmistuksessa tulee eteen myös linssin materiaalissa vääjäämättä esiintyvä optinen epätasaisuus, jonka kompensoimiseksi linssiä pitääkin teoreettisesti täydellisen

Harvinainen tilanne: Metsähovin radioteleskooppi ilman suojakupua. Kupu (radom) suojaa sateelta, lumelta, jäältä ja tuulelta sekä suodattaa Auringon lämpösäteilyn. Kuvulla suojatulla radiotelekstoopilla voidaan mitata myös Auringon radiosäteilyä. muodon saavuttamisen jälkeen ryhtyä muotoilemaan uudelleen optisten mittausten perusteella.

Radioteleskooppi näkee päivälläkin Radioteleskoopeilla on se merkittävä etu, että niillä voidaan havainnoida ympäri vuorokauden, eikä vain yön pimeimpinä tunteina kuten optisilla teleskoopeilla. Metsähovissakin teleskoopin mittaukset pysäyttää vain sade. Mittauksia voidaan tehdä myös pilvien läpi, elleivät ne ole kovin märkiä. Esimerkiksi kuivat pakkaspoutapilvet eivät haittaa. Niinpä työtä tehdään ’vuorotta’. Asema on miehitettynä tai ainakin toiminnassa lähes kaiken aikaa, ympäri vuorokauden, vuoden jokaisena päivänä. Siksi toimintoja on automatisoitu ja itse kukin voi hoitaa monia tehtäviä myös kotoa käsin. Näin kvasaarimittauksiakin voidaan haluttaessa tehdä yhtäjaksoiseksi vuorokaudesta toiseen. ”Esimerkiksi jouluaattona ei kenenkään ole pakko tulla tänne – ellei satu tunte-

maan hirvittävää tieteenteon poltetta”, Tornikoski virnistää. ”Mutta kyllä meistä jokainen nukkuu välillä aamutorkkuja makuupussissa huoneensa nurkassa oltuaan yön tai viikonlopun mittaamassa.” He elävät vuodessa vuorokauden enemmän Mutta elävätpä tähtitieteilijät muutenkin meitä muita kiihkeärytmisemmin. Heidän käyttämänsä tähtivuorokausi on liki neljä minuuttia lyhyempi kuin meidän tavallisten pulliaisten vuorokausi. Ero tulee siitä, että tähtivuorokausi perustuu maapallon todelliseen pyörähdysaikaan – eli aikaväliin, jonka kuluttua tähdet taas näkyvät samoissa suunnissa Maasta katsottuna. ’Tavallinen’ vuorokausi taas on se aikaväli, jonka päästä me taas näemme Auringon seuraavan kerran samassa suunnassa. Koska Maa kiertää Auringon ympäri samaan suuntaan kuin se pyörii – täältä pohjoisesta katsoen vastapäivään – niin seuraavan kerran me katsommekin Aurinkoa jo hieman eri kohdasta Maan rataa, joten nyt tarvitaankin enemmän kuin täysi Maan pyörähdys.

23


Kuin rapistunut

kuva: Merja Tornikoski, SEST-radioteleskooppi, Chile

Aurinkoa kierrettäessä kertyy kaikkiaan yksi ylimääräinen pyörähdys, joten vuoden 365 vuorokaudessa me pyörähdämmekin 366 täyttä kierrosta. Pienenä mietin, mitä sekaannuksia syntyy, jos puhuu ’myötäpäivästä’ eteläisen pallonpuoliskon tai päiväntasaajan väen kanssa. Mutta valtakielissäpä puhutaankin kellon viisareiden suuntaisesta liikkeestä (clockwise; en el sentido de las agujas del reloj). partapeili VLBI-tekniikan ideana on yhdistää toisistaan etäällä sijaitsevat erilliset radioteleskoopit yhdeksi valtavaksi virtuaaliteleskoopiksi, jonka halkaisija vastaa teleskooppien suurinta keskinäistä etäisyyttä. ”Virtuaalisen teleskoopin peili on kuin huonokuntoinen partapeili, josta liki kaikki hopeointi on irronnut ja jäljellä on vain pieniä heijastavia läikkiä siellä täällä”, Ari Mujunen havainnollistaa. ”Mutta näkeehän sellaisellakin peilillä naamansa, jos vain heiluttaa sitä vinhaan tahtiin.” Mujusen mainitsemaa heiluttamista vastaa mittausmenetelmää tukeva maapallon pyöriminen. Jos mittaus tehtäisin vain yhdellä ajanhetkellä, havainnoivia mittauspisteitä olisi yhtä monta kuin teleskooppeja. Mutta kun mittausta jatketaan pitkään, vaikkapa vuorokauden, kvasaarista katsottaessa teleskooppien paikat ja niiden yhdysjanat piirtävät maan pyöriessä kaaria ja samalla teleskooppiparien välisten kantaviivojen (eli niiden keskinäisten etäisyyksien projektioiden) pituus vaihtelee. Peiliin tulee lisää hopealäikkiä.

jen aikakoodit pystytään tahdistamaan keskenään mittausaineiston perusteella. Tämä on sikäli näppärää, ettei kelloja tarvitse koota tahdistamista varten samaan paikkaan – eikä kenenkään meistä tarvitse matkata kvasaariin lyömään klaffia. Matka voisi olla yllättävän rasittava; jotkut ovat laskeneet, että avaruuden oletetun laajenemisen vuoksi valitsemamme kvasaari saattaisikin olla nyt jo vaikkapa 45 miljardin valovuoden päässä. Vähänkin pessimistisempi ei edes usko sen olevan enää olemassa. Onhan sen valon matkatessa tänne ehtinyt sattua kaikenmoista. Oman Aurinkommekin ikä on vain noin viisi miljardia vuotta eli murtoosa kaukaisimmista kvasaareista tulevan valon iästä. Hmm... jossakin kaukana jokin sivilisaatio, jolla on VLBI jo hyvin hanskassa, ihmettelee nyt maapallon syntyvaiheita.

Magneettinauhoista levyasemiin Aiemmin VLBI-mittaustiedon tallennuksessa käytettiin tähän tarkoitukseen räätälöityjä magneettinauha-asemia, jotka tallensivat tuuman levyiselle ja noin kuusi metriä sekunnissa viuhuvalle, ohuelle ja helposti katkeilevalle magneettinauhalle tietoa 256 megabittiä sekunnissa. Nauha oli lasisessa 600 gigatavun kelassa, joka painoi seitsemän kiloa. Kansainvälisten VLBI-mittausten yhteydessä kelakoteloita läheteltiin kuriiripostina ympäri maailmaa. ”Käytännössä tekniikka osoittautui vallan epäluotettavaksi ja se myös pilasi osan joidenkin kokeiden mittaustuloksista”, Mujunen kommentoi. Näin kävi esimerkiksi vuosina 2001– 2002 tehdyissä mittauskokeissa, joissa Metsähovi observoi ennätyksellisellä 147 GHz taajuudella, eli noin kahden millimetrin aallonpituudella. Ongelmista huolimatta saavutettiin VLBI-mittausten maailmanennätys kulmamittaustarkkuudessa. Metsähovin mainio tiedonkeruukortti 2000-luvun alussa oli jo nähtävissä, että tallennusongelma voitaisiin pian ratkaista käyttäen tavallisia mikrotietokoneiden kovalevyjä, joiden kapasiteetti kasvoi ripeästi vaikka hinnat samalla laskivatkin.

Tietoa tallennettava

24

VLBI-mittauksissa vastaanotetusta signaalista näytteistettyä ja digitoitua dataa pitää tyypillisesti pystyä tallentamaan parista sadasta megabitistä pariin gigabittiin sekunnissa ja tietoihin pitää ehtiä vielä liittää tarkat aikaleimat. Jouko Ritakari kertoo, että aikaleimauksessa käytettävien vetymaser-atomikello-

kuva: Ari Mujunen

gigabittejä sekunnissa


Niinpä tiedonkeruujärjestelmiä lähdettiin kehittämään tältä uudelta pohjalta niin USA:ssa, Japanissa kuin Euroopassakin. Koska mittaustaajuuksien kasvu vaatii yhä vain suurempia tallennusnopeuksia, amerikkalaiset asettivat tavoitteeksi, että mikron tallennusnopeuden tulisi yltää gigabittiin sekunnissa. Mutta Metsähovissa edettiin suoraviivaisen käytännönläheisesti. ”Ajattelimme, että koska mikrot ovat halpoja ja tallennusnopeutta voidaan helposti lisätä kytkemällä niitä rinnakkain, yhden mikron ei tarvitse yltää kovin huimaan tallennusnopeuteen”, kortin suunnitelleet Mujunen ja Ritakari selvittävät. ”Lähdimme suunnittelemaan edullisista komponenteista yksinkertaista Linuxtiedonkeruukorttia, joka yltäisi vähintään samaan vauhtiin kuin aiemmat magneettinauhayksiköt, 256 megabittiä sekunnissa. Ja jos sitten pääsisimmekin tuplanopeuteen, niin hyvä on.” Kun kortti (kuva vieressä) valmistui vuonna 2002, se tallensi puoli gigabittiä sekunnissa. Kytkemällä kaksi tai neljä konetta rinnakkain päästiin samantien jo yhden tai kahden gigabitin tallennusnopeuteen. VLBI-mittausten maailmanennätyksiä Vuonna 2002 metsähovilaiset tekivät yhdessä japanilaisten kanssa käytännön

Satakertaista nopeutta Internetissä Seitsemän kilon painoinen nauhakela voitiin nyt korvata puolen kilogramman kovalevyllä, mutta valtaisat tiedostot siirtyivät maasta ja maanosasta toiseen yhä kuriiripostina. Ja matkoihin kului päiviä. Heräsi kysymys, miten hyvin Internet sopisi levytiedostojen siirtoon ja millaisiin siirtonopeuksiin päästäisiin. Metsähovilaiset kokeilivat mittaustietojen siirtoa Internetiä pitkin Suomesta Hollantiin ja sieltä edelleen Japaniin. Vaikka yhteyksillä oli 1–10 Gbit/s -runkolinjoja, aluksi dataa solui Suomesta Hollantiin vain 7 Mbit/s ja sieltä Japaniin ainoastaan 4 Mbit/s. Siirtonopeudet olivat siis vain promillen osia runkolinjojen nimellisnopeuksista, vaikka niillä kulki hyvin vähän muuta liikennettä.

kuva: Ilpo Koskinen

kuva: Kim Koskinen

Ari Mujunen

VLBI-mittauskokeen, jossa mittausasemat tallensivat tietoa uudella ennätysnopeudella, gigabitin sekunnissa. Ja heti seuraavana vuonna ennätysnopeus tuplattiin japanilaisten kanssa tehdyssä yhteismittauksessa kahteen gigabittiin sekunnissa. Näin Metsähovi napsi nimiinsä VLBImittausten maailmanennätykset toinen toisensa perään – isoilla budjeteilla tutkivien amerikkalaisten nenien edestä. Vakiolevyasemiin siirtyminen oli iso harppaus; vaikka laitteistot pienenivät ja halpenivat, tiedonkeruun luotettavuus parani ja samalla tietojen siirto ja jatkokäsittely helpottuivat – kuten myös järjestelmien jatkokehitys. Merkittävä etu on myös se, että aiemmin erityisissä korrelointikeskuksissa tehty korrelaatiolaskenta voidaan nyt hajauttaa tieteellisessä laskennassa muutoinkin yleistyväksi grid-tyyppiseksi hilaverkkolaskennaksi, jolloin korreloinnin kustannukset putoavat murto-osaan. Metsähovissa kehitettyllä tiedonkeruukortilla varustettu mikro voi osallistua laskentaan yhtenä hilaverkon osana. Kortista on valmistettu sadan kappaleen sarja ja sitä on myyty asevelihintaan kolleegoille ympäri maailmaa.

Jouko Ritakari ”Osoittautui, että tavalliset Internetprotokollat ovat toivottoman hitaita pitkillä yhteyksillä, joilla kuittauksista aiheutuvat viiveet kasvavat suuriksi”, Jouko Ritakari toteaa. ”Aloimme tutkia nopeita ja luotettavia UDP-protokollaan (UDP = User Datagram Protocol) pohjautuvia tiedonsiirtotapoja ja onnistuimme yli odotusten. Kun saimme kytkeä koneemme suoraan gigabittilinjoihin, tietoa kulki täältä Hollantiin 640 Mbit/s ja sieltä Japaniin 400 Mbit/s – eikä siirtokokeemme haitannut lainkaan runkolinjojen muuta liikennettä”, Ritakari jatkaa. Suomen ja Hollannin välillä päästiin siis liki satakertaiseen nopeuteen, ja siinä sivussa yhden ainoan tietokoneparin välinen liikenne kasvatti koko pohjoismaisten yliopistojen tietoverkon siirtokapasiteetin kulutuksen Keski-Eurooppaan nelinkertaiseksi! VLBI-mittauksia satelliittien kanssa Maanpäällisillä teleskoopeilla tehtävien mittausten tarkkuutta voidaan – ainakin teoriassa – parantaa vielä noin kymmentuhatkertaisesti käyttämällä VLBI-mittauksissa muutaman millimetrin radioaaltojen sijasta näkyvää valoa, jonka aallonpituus on muutamia satoja nanometrejä. VLBI-tekniikkaa onkin jo sovellettu myös optisiin teleskooppeihin, mutta toistaisksi

25


Mittaustarkkuus 0,3 m/s – mitattuna 1,2 miljardin kilometrin päästä! vain tiiviissä teleskooppiryhmissä, joissa korrelointi tehdään aivan saman tien. Yhä tänään tuntuu liki utopialta, että teleskoopit ympäri maailmaa tallentaisivat aikaleimattua optista dataa, joka korreloidaan myöhemmin yhteen. Tähän suuntaan kuitenkin kuljetaan. Lähivuosina kehitys näyttää etenevän niin, että VLBI-tekniikka vakiintuu lyhyillä aallonpituuksilla mittaavien maanpäällisten radioteleskooppien ’rutiinitekniikaksi’ ja yhteismittauksiin tulee vähitellen myös mukaan lisää samoilla taajuuksilla mittaavia satelliitteja. VLBI-mittauksissa on jo käytetty muun muassa japanilaisen VSOPprojektin HALCA-satelliittia. Metsähovi on tiiviisti mukana tässäkin projektissa. VLBI-mittauksiin sopivia satelliitteja kehitetään ainakin Japanissa, Euroopassa ja Yhdysvalloissa. Suunnitteilla on myös VLBI-tekniikkaa hyödyntäviä infrapuna-alueen satelliittiryhmiä. Esimerkiksi ESA valmistelee jo tällaisen satelliittiryhmän lähettämistä. Huygensin monitorointi valtaisa menestys

26

Huima näyttö VLBI-tekniikan tarkkuudesta saatiin, kun sillä monitoroitiin 14.1.2005 maasta käsin ESA:n Huygens-luotaimen laskeutuminen Saturnuksen Titan-kuuhun. Noin 1,2 miljardin kilometrin päästä tehdyn mittauksen tarkkuus häkellyttää: laskeutumisnopeutta seurattiin 0,3 m/s tarkkuudella ja rataa noin kilometrin tarkkuudella! Alkujaan tämä maasta käsin tehty mittaus ei kuulunut lainkaan suunnitelmiin; koko idea keksittiin vasta, kun NASA:n Cassini-Huygens -luotain oli jo taittanut suuren osan seitsemän vuoden matkastaan Saturnukseen. Mittaus tehtiin kuuntelemalla eri puolilla maailmaa olevilla radioteleskoopeilla Huygens-luotaimen Cassini-emoalukseen lähettämää radiosignaalia. Se oli hyvin heikkoa, koska alkujaan sillä oli tarkoitus siirtää luotaimesta tietoa vain läheiseen emoalukseen, jossa puolestaan oli tehokkaat lähettimet datan välittämiseen edelleen Maahan.

Tämä VLBI-mittaus osoittautui huimasti ennakoitua tärkeämmäksi, koska varsinainen luotaimen nopeutta ja paikkaa mittaava järjestelmä petti täysin, kun toinen luotaimen ja emoaluksen välisistä radiokanavista jäi käynnistämättä. Möhläys havaittiin pari tuntia liian myöhään, koska valonnopeudella etenevän radiosignaalin matkaan luotaimen ja Maan välillä kului tunti ja seitsemän minuuttia. Virheen vuoksi menetettiin laskeutuvan luotaimen nopeus- ja paikkatietojen lisäksi myös puolet sen ottamista valokuvista. Valokuvat menetettiin lopullisesti, mutta VLBI-mittauksen ansiosta luotaimen rata saatiin kaikesta huolimatta tarkasti talteen ja siitä voidaan laskea myös Titanissa vallinneet tuuliolosuhteet. Näin VLBI-mittaus pelasti suuren osan koko projektista. Pelastuksena Metsähovin tiedonkeruutekniikka Koska Saturnus oli laskeutumisen aikaan jotakuinkin Havaijin yläpuolella, ei maapallon takaa Suomesta ollut näköyhteyttä Saturnukseen, eikä Metsähovin oma teleskooppi voinut osallistua mittaukseen. Mittausta hankaloitti myös se, että Tyynellä valtamerellä ei Havaijia lukuunottamatta ole radioteleskooppeja. Avainasemassa olivatkin Amerikan länsirannikon sekä Kiinan, Japanin ja Australian radioteleskoopit. Ongelmana oli myös se, että autralialaisten käytössä ei ollut valtavien tietomäärien nopeaan tallentamiseen sopivaa tekniikkaa. Australialaisten tallennusongelma ratkaistiin käyttämällä Metsähovissa kehitettyä tiedonkeruutekniikkaa. Metsähovilaiset olivat tiiviisti mukana myös sekä mittauksen suunnittelussa että mittaustietojen siirrossa ja niiden analysoinnissa. He vastasivat tietojen siirrosta Australiasta ja Japanista JIVE-korrelointikeskukseen (Joint Institute for VLBI in Europe) Hollantiin. Kaikkiaan mittaukseen osallistui 17 radioteleskooppia. Koska kaikilla mittaukseen osallistuvilla oli kova hinku nähdä, miten hyvin mittaus onnistui, Australiassa vuokrattiin pienlentokone, joka kiersi teleskooppiasemat ja

poimi mukaansa levyasemat, joilla oli Metsähovin kehittämällä tekniikalla tallennetut mittaustiedostot. Tiedostot välitettiin sitten Sydneystä Eurooppaan upouudella gigabittiluokan runkolinjalla. Kun Huygens laskeutui – tai oikeammin, kun siitä kertova data ehti Maahan asti – Suomessa kello näytti 14.45. Seuraavan yön Ari Mujunen ohjasi kotoaan käsin tiedonsiirtoa Australiasta Hollantiin. Ja jo seitsemältä aamulla valmistuivat ensimmäiset mittaustulokset, jotka osoittivat, että mittaus oli onnistunut erinomaisesti. Planck maalaa kaukaisen menneisyyden maiseman Viime kädessä Metsähovin tutkimuksessa kolkutellaan jo kosmologian ovia. Tuohan kvasaaritutkimus vastauksia esimerkiksi maailmankaikkeuden syntyä, ikää ja alkurakenteita koskeviin kysymyksiin. Kosmologiaa sivuaa myös Metsähovin ja Tuorlan yhteinen projekti, jossa kerätään tietoa Euroopan avaruusjärjestö ESA:n Planck-teleskooppisatelliitin työn pohjaksi. Planck’in tehtävänä on kartoittaa kolmen Kelvinin kosmisen mikroaaltotaustasäteilyn määrä mahdollisimman tarkoin koko taivaan alueella. Käytännön tavoite on 90 prosenttia taivaasta. Herkkyyden lisäämiseksi kartoitus tehdään kahteen kertaan. Työn arvioidaan vievän yli 15 kuukautta. Taustasäteilyn spektri noudattaa varsin tarkasti Max Planck’in vuonna 1900 kehittämän säteilylain mukaista mustan kappaleen säteilyä. Hyvin tarkasti mitattaessa kuitenkin havaitaan, että taustasäteilyä ei tule tasaisesti kaikista suunnista, vaan säteilylämpötilassa on aivan pikkuruisia vaihteluita. Kartoituksen tavoitteena on tuottaa säteilyn vaihteluista hyvin tarkka kartta, joka tuo lisää tietoa esimerkiksi avaruuden ikää ja laajanemista sekä pimeää ainetta koskevien teorioiden tueksi. Itse taustasäteilyn kartoituksen ohessa saadaan arvokasta tietoa etualan radiosäteilijöistä, kuten radiogalakseista, tähtienvälisista kaasu- ja pölypilvistä sekä pulsareista.


kuva: Alcatel

Ongelmana on kuitenkin toisaalta juuri se, että pohjattoman avaruuden edessä on paljon voimakkaasti säteileviä kohteita, joiden vaikutus mitatun säteilyn kokonaismäärään on pystyttävä erottaamaan itse taustasäteilystä. Tätä varten tarvitaan tarkkaa tietoa etualan kohteiden kirkkaudesta. Metsähovin tehtävänä on kartoittaa tiettyjen kvasaarien kirkkaus. Kehitteillä on myös järjestelmä, joka antaa tutkijoille pikaisesti ilmoituksen kaikista Planck’in havaitsemista odottaPlanck asetaan kiertämään synkronista mattoman kirkkaista kohteista, jotta niitä elliptistä rataa Maa-Aurinko-järjestelmän päästään nopeasti tutkimaan tarkemmin. ympäri sen toisen Lagrangen pisteen mukana (L2), joka on eräänlainen painovoimakuoppa 1,5 miljoonan kilometrin Mukana suomalaisia päässä Maasta, Auringosta poispäin – huippuvastaanottimia linjassa Maan ja Auringon kanssa. Näin teleskooppi voi ’Maan suojassa Planck on valtavasti herkempi kuin aikai- Auringolta’ katsoa kohti avaruutta siten, semmin vastaavanlaista kartoitusta teh- että hajasäteilyä tulee mahdollisimman neet COBE- ja WMAP -satelliitit. Satellii- vähän, lämpötila on tasainen eikä edestissa on yhteensä 102 vastaanotinta, sä ei ole havaintoja haittaavia esteitä. jotka toimivat laajalla 30–857 GHz Maailman suurin taajuusalueella siten, että kullakin valitulla yhdeksällä eri mittaustaajuudella toimii avaruuspeili Tuorlasta useita vastaanottimia. Laajan taajuusalueen kartoitus helpottaa osaltaan etualan Myös Herschel on monin tavoin mielenlähteiden poistamista. kiintoinen satelliitti. Se on ensimmäinen Planck-satelliitin 70 GHz:n vastaan- kokonaan eurooppalainen avaruuskaukoottimet (12 kpl) rakennetaan Suomessa. putkihanke ja sen 3,5-metrinen piikarbidiNiiden suunnittelussa ja valmistuksessa peili on maailman suurin avaruuskaukoovat mukana MilliLab, Ylinen Electronics putken peili. Se on myös maailman sekä Metsähovi. MilliLab (Millimetre ensimmäinen avaruuspeili, joka pystyy Wave Laboratory of Finland) on TKK:n ja mittaamaan niin lyhyitä radioaaltoja kuin VTT:n yhteinen laboratorio, jolla on pitkiä infrapuna-aaltojakin. Peilin hioi ja kiillotti ranskalaisesta aihiosta Tuorlan ESA:nlkoisen laboratorion status. Heikon kosmisen taustasäteilyn mittauk- observatorion yhteydessä toimiva Opteon sessa tarvitaan noin miljoonakertainen Oy. Peilin rahtaukseen tarvittiin maailman vahvistus. Koska säteily on hyvin ’kylmää’ suurin rahtikone, Airbus A300-600ST. (3 oK eli –270 oC), myös vastaanottimien Melkoinen pullukka! Kaukoputkeen tulee kaksi infrapunakaetuasteiden on oltava kohinan vähentämiseksi ja suuren herkkyyden saavuttami- meraa ja spektrometri. Kamerat näkevät seksi hyvin jäähdytettyjä (20oK). Nämä kauas ja spektrometri selvittää kohteiden integroiduista millimetrialueen piireistä kemiallisen koostuksen. Koska lämpökoostetut vastaanottimet ovat vain tulitikku- säteilyn rekisteröijän on itse oltava kylmä, laitteet jäähdytetään nesteheliumilla alle rasian kokoisia. Planck on tarkoitus laukaista avaruu- –271oC asteeseen. Satelliitin kaima, muusikko ja tähtitieteen Ariane 5 kantoraketilla vuonna 2007 yhdessä Herschel-satelliitin kanssa. teilijä William Herschel, keksi lämpösäteiSatelliittien tiet eroavat laukaisun jälkeen lyn eli infrapunan vuonna 1800. Infrapunalla voidaan havannoida avaruuden ja ne toimivat toisistaan riippumatta.

pölyn ja kaasupilvien läpi ja sillä nähdään myös kylmät kohteet – säteileehän optisille kaukoputkille monesti näkymätön jääkin infrapunaa. Satelliitilla tutkitaan tähtien ja galaksien syntyä. Yksi päätehtävistä on jäljittää maailmankaikkeuden ensimmäiset tähdet. Antimateriaa ja pimeää ainetta. Entäpä älyä? Metsähovi on myös osallistunut projekteihin, joissa etsitään antimateriaa ja pimeää ainetta avaruudesta. Muistan hämärästi lukeneeni jostakin jotakin sellaistakin, että täällä harrastettaisiin myös älyllisyyden etsintää ulkoavaruudesta. Mutta eihän täällä mitään sellaista tehdä. Eihän? ”Mistä sä luulet, että me toi Jouko löydettiin?”, Tornikoski kysäisee. ❚❚

Merjan www-sivut todellinen aarreaitta On pakko kehua hieman Metsähovin www-sivuja: http://kurp.hut.fi/ – mutta aivan erityisesti aseman henkilöstöesittelyn kautta löytyviä dosentti Merja Tornikosken omia henkilökohtaisia sivuja: http://users.tkk.fi/~mtt/ Sivuilla on paljon asiaa, joka liittyy Merjan omiin rakkaisiin harrastuksiin, kuten urheilusukellukseen, papukaijoihin, belgianpaimenkoiriin sekä ratsastukseen, mutta sukelluskuvien ja mainioiden koirapsykologian vihjeiden ohella juuri sieltä löydät linkit aivan minne vain tähtitieteen ja avaruuden tutkimuksen maailmassa. Ja onpa siellä Merjan pitämiä luentoja ja esitelmiäkin. Merjan sivuilla kannattaa ehdottomasti käydä. Mutta kasaa sitä ennen työasemasi ääreen kunnon eväät! Ruokaa ja juomaa riittävästi! Linkkejä on monessa portaassa ja joka kerroksessa niitä on metritolkulla. Tiedätkö muuten missä on Internetin äärimmäinen pää? Merjan linkeistä löytänet sinnekin! ❚❚

27


Korjatkaa osoitetietoni! (Laita vanha osoitelipuke mukaan!)

Kopioi ja faksaa numeroon (09) 460 224 tai leikkaa kortti irti ja pane postiin. Vastaanottaja maksaa postimaksun.

02003 VASTAUSLÄHETYS Info 13000 Tunnus 5003319 Teknillinen korkeakoulu Sähkö- ja tietoliikennetekniikan osasto Vastaanottaja maksaa postimaksun 1 Business Class

lähetä postimaksutta

Sisäpiiri

P a l v e l u k o r t t i

❑ ❑ ❑ ❑

L iittäkää minut Sisäpiirin postituslistalle! Liityn Sähköklubin jäseneksi (Täytä ainakin kotiosoitetiedot!)

Ottakaa minuun yhteyttä, haluan antaa palautetta lehdestänne! • Voit tilata lehden kotiin tai työpaikalle. • Jos haluat liittyä Sähköklubin jäseneksi, niin täytä ainakin kotiosoitetiedot.

nimi tehtävä/oppiarvo/jos olet opiskellut TKK:n Sähköosastolla, niin opintojen aloitusvuosi,esim. S-69 yhteystietoni työpaikalle: yritys/laitos osasto/ryhmä lähiosoite (työ) postinumero (työ)

postitoimipaikka (työ)

puhelin (työ)

telefax (työ)

maa

yhteystietoni kotiin: lähiosoite (koti) postinumero (koti)

postitoimipaikka (koti)

puhelin (koti)

telefax (koti)

maa

sähköposti ja matkapuhelin: sähköposti matkapuhelin

28

Sähköklubi – eli tuttavallisemmin Sklubi – on Teknillisen korkeakoulun Sähkö- ja tietoliikennetekniikan osastolta valmistuneiden sekä osastolla opiskelevien teekkareiden yhdistys, jossa kaikilla on kivaa. Sklubi lähentää opiskelijoita ja valmistuneita sekä korkeakoulua ja yritysmaailmaa. Samalla se kehittää jäsentensä sähköalan tietämystä sekä harrastus- ja ajanvietemahdollisuuksia. Sklubi järjestää esimerkiksi sauna- ja teatteri-iltoja, excursioita, golf-kursseja sekä kevätristeilyjä ja talvisia hiihtomatkoja. Jäseneksi voivat liittyä kaikki Sklubin riennoista kiinnostuneet.

kuva: Ilpo Koskinen

Liity Sklubiin!

Sklubin toiminnan ehdoton vuosittainen kohokohta on Alumni-Weekend -tapahtuma, jossa on sekä päivä- että iltatilaisuuksia.

Alumni-Weekend’iä vietetään taas la 29.10.2005 Luvassa on muun muassa kiinnostavia laboratorioesittelyjä, mielenkiintoisia esitelmiä sekä ikimuistoinen iltajuhla. Tervetuloa mukaan Sklubin toimintaan! Sähköklubi ry TKK Sähkö- ja tietoliikennetekniikan osasto PL 3000, 02015 TKK www.tky.hut.fi/~sklubi sähköpostiosoite: sklubi@tky.hut.fi pankkitili: Merita Otaniemi 129930–72233


sisapiiri2005