Minne silmä ei yllä

Suomalaisten tutkijoiden kehittämä äärimmäisen herkkä ja tarkka 70 gigahertsin taajuudella toimiva radiovastaanotin on ylittänyt odotukset Euroopan avaruusjärjestön (ESA) Planck-luotainhankkeessa.

Planck-satelliitin vastaanottimilla mitataan avaruuden kosmista mikroaaltotaustasäteilyä. Kerätyn tiedon avulla voidaan arvioida yhä tarkemmin maailmankaikkeuden syntyä ja ikää sekä pimeän aineen ja energian osuutta.

VTT:n ja Aalto-yliopiston MilliLabin johdolla kehitetyt ja rakennetut vastaanottimet hyödyntävät indiumfosfidisia vahvistimia. Satelliitissa ne jäähdytettiin 20 Kelviniin ja niiden herkkyys on 25 & 30 Kelviniä 14 gigahertsin levyisellä kaistalla. Avaruustutkimuksen parissa käytettävien vastaanottimen herkkyyden mittana käytetään vastaanottimen kohinalämpötilaa.

Kaikkiaan Planck-satelliittissa oli useita kymmeniä vastaanottimia, jotka toimivat taajuusalueella 30 - 857 GHz. Korkeammilla taajuuksilla käytettiin bolometrejä eli erittäin tarkkoja lämpömittareita.

Pieni gigahertsitutka

Näillä gigahertsilukemilla näkee myös maan päällä sinne mihin ihmisen silmä ei muuten näe.

Fraunhoferin tutkijoiden kehittämä kompakti tutka tunkeutuu millimetriaalloilla kaikenlaisien eristävien, ei-metallisien ja läpinäkymättömien materiaalien, kuten vaatteet, muovipinnat, paperi, puu, tai jopa lumen ja sumun läpi.

Kehitetty tutka toimii millimetriaalloilla taajuuksilla 75 - 110 GHz. Sen lähetysteho on vain 10 milliwattia mutta se voi tunnistaa pieniä esineitä aina kolmen kilometrin kantamalta.

Kompaktin kokoisen tutkan piiritekniikka on valmistettu galliumarsenidista ja sen lähetys- ja vastaanottoantenneissa on dielektriset linssit. Niiden ansiosta avauskulma voidaan valita vapaasti, mikä tarkoittaa, että se kattaa lähikuvan suuriltakin pinnoilta yhtä helposti kuin pienet kaukaiset esineet.

Numeeristen algoritmien avulla, lähetettyjä ja vastaanotettuja signaaleja voidaan verrata toisiinsa ja sen avulla on mahdollista määrittää objektin etäisyys, koko, paksuus ja nopeus.

Tutkan prototyyppiä esitellään kevään Hannoverin messuilla 8. - 12. huhtikuuta. Järjestelmän odotetaan olevan valmis markkinoille kahden vuoden kuluttua. Silloin monikanavaista tutkaa voi soveltaa tunnistamaan paitsi esineiden etäisyys ja nopeus mutta myös niiden tarkka sijainti.