Suomalaistutkijat kehittävät uutta teknologiaa satelliitteihin – hyperspektrikameroilla dataa koko yhteiskunnan hyväksi

Uusi suomalainen avaruushanke kehittää teknologiaa, joka vähentää merkittävästi avaruusoperaatioiden kustannuksia. Hankkeessa tullaan kehittämään satelliitteihin laitettavia älykkäitä kameroita sekä kaukokartoitusdatan tehokkaampaa käsittelyä, mitä voidaan hyödyntää uusissa kaupallisissa ja tieteellisissä sovelluksissa.

Kuvassa kämmenellä hyperspektrikamera, jonka läpimitta on noin 2 senttimetriä.
Miniatyrisoituja hyperspektrikameroita mahtuisi kämmenelle vaikka tusina.
Kuva:
Leevi Annala

”Älykästä hyperspektrikuvausta maan ja planeettakunnan kaukokartoituksen uudelle aikakaudelle” -hankkeessa (Smart-HSI) kehitetään uuden sukupolven miniatyroituja hyperspektrikameroita ja älykkäitä laskennallisia menetelmiä. Menetelmät mahdollistavat autonomisten hyperspektrikameroiden käytön Maan ja muiden planeettojen havainnoinnissa. 

Avaruusoperaatioiden kustannuksia voidaan vähentää merkittävästi yhdistämällä uudet laskennalliset menetelmät, pienikokoiset hyperspektrisensorit ja edistyneet algoritmit sekä CubeSat-alustat. Tutkimuksen tulokset mahdollistavat uudet, tällä hetkellä saavuttamattomat havainnot, joilla on ennennäkemätön alueellinen ja ajallinen kattavuus. 

Tavoitteena on, että hyperspektrikameroista tulee helpommin käytettävä työkalu uusille kaukokartoitussovelluksille, jotka edistävät tieteen uudistumista ja mahdollistavat uudet tieteelliset läpimurrot ja kaupalliset sovellukset maan ja avaruuden kaukokartoituksessa.

Hankkeessa ovat mukana Helsingin yliopisto, Jyväskylän yliopisto, Maanmittauslaitoksen Paikkatietokeskus ja VTT.  Hanke on Suomen akatemian rahoittama. 

Datan hyödyntäminen vaatii tehokasta datan käsittelyputkea

– Tavoitteenamme on tutkia ja kehittää kaukokartoitusdatan käsittelyputkea nanosatelliittialustalle, mikä mahdollistaa älykkäät ja nopeat satelliittidatan sovellukset. Ei ole esimerkiksi mitään järkeä ladata jokaista pilvien peittämää hyperspektrikuvaa maa-asemalle. Älykäs satelliitti tietää, mitä kuvia sen kannattaa lähettää, kertoo tutkimusprofessori Eija Honkavaara Maanmittauslaitoksen Paikkatietokeskuksesta.

Satelliitti voi myös tunnistaa metsäpalon, maanvyörymän tai tulvan reaaliajassa ja lähettää tiedon suoraan hälytysjärjestelmiin.

– Tulevaisuuden satelliittijärjestelmissä satelliitit voivat myös keskustella keskenään ja pyytää toisiaan tarkentamaan havaintoja kiinnostavista kohteista, pilven taakse jääneestä alueesta tai muuta vastaavaa, Honkavaara toteaa.

Spektri paljastaa taivaankappaleen koostumuksen

Hyperspektrikamerat kuvaavat kohdetta useilla valon aallonpituuksilla aina näkyvästä valosta infrapunaan asti. Tällöin jokaiselle kuvan pisteelle muodostuu spektri. Tätä voidaan hyödyntää tunnistamaan kuvattavan kohteen ominaisuuksia, kuten kuinka paljon sitä esiintyy kuvassa tai mistä aineesta kohde koostuu. Avaruudessa kameroita voidaan hyödyntää maapallon ja aurinkokunnan kohteiden tarkkailuun. 

– Suomi, erityisesti VTT, on pioneeri pienikokoisten hyperspektrikameroiden kehittämisessä, kertoo hankkeen koordinaattori ja päätutkija dosentti Tomas Kohout Helsingin yliopistosta.

Laitteita ja ohjelmistoja nanosatelliiteille suomalaisvoimin

Ensimmäisen sukupolven pienet hyperspektrikamerat ovat parhaillaan Maan kiertoradalla nanosatelliiteissa Aalto-1 ja Reaktor Hello World.

Smart-HSI-hankkeessa tutkijat kehittävät seuraavan sukupolven pieniä hyperspektrikameroita ja niiden tuottaman datan käsittelyä. Tavoitteena on kehittää menetelmiä, jotka mahdollistavat entistä itsenäisemmät tehtävät Maan ja aurinkokunnan tutkimuksessa.

– Tässä hankkeessa kehitetään sekä laitteita että ohjelmistoja nanosatelliiteille. Tavoitteena on vähentää tulevaisuuden avaruushankkeiden kustannuksia, Kohout toteaa. 

Kolmivuotisessa Smart-HSI-tutkimushankkeessa Helsingin yliopisto keskittyy aurinkokunnan muihin kohteisiin, VTT kameroiden kehittämiseen ja Maanmittauslaitos sekä Jyväskylän yliopisto kameran tuottaman datan prosessointiin.

Koko hankkeen budjetti on 1,7 miljoonaa euroa, josta Suomen akatemian rahoitus on 1,2 miljoonaa euroa. Smart-HSI-hanke alkaa tammikuussa 2021.

Lisätietoja

Tutkimusprofessori Eija Honkavaara, Maanmittauslaitoksen Paikkatietokeskus, 040 192 0835, etunimi.sukunimi@maanmittauslaitos.fi 

Dosentti Tomas Kohout, Helsingin yliopisto, 029 415 1008, etunimi.sukunimi@helsinki.fi 

Dosentti Ilkka Pölönen, Jyväskylän yliopisto, informaatioteknologian tiedekunta, 040 024 8140, etunimi.sukunimi@jyu.fi

Vanhempi tutkija Harri Ojanen, VTT, 050 482 1354, etunimi.sukunimi@vtt.fi 

Uusimmat uutiset ja blogit