Turun yliopistossa kehitetyt hackmaniittiin perustuvat säteilymittarit kiinnitettiin vuodeksi kansainvälisen avaruusaseman ulkopaneeleihin.
Avaruudessa käyneet hackmaniittilevyt valmistettiin Turun yliopiston laboratoriossa vuonna 2022. Nyt ne on saatu takaisin. Video: Markku Pitkänen / Yle
- Turun yliopiston hackmaniittilevyt kestivät vuoden avaruusaseman ulkopuolella ja toimivat yhä hyvin.
- Näytteet altistuivat kovalle säteilylle sekä suurille lämpötilan vaihteluille.
- Hackmaniitti voisi toimia sähköttömänä säteilymittarina esimerkiksi astronauttien puvuissa.
- Tutkijat selvittävät nyt tarkemmin avaruuden vaikutuksia levyihin ja mineraalin muita käyttötapoja.
Euroopan avaruusjärjestö Esa kiinnostui Turun yliopiston tutkijoiden hackmaniittiartikkelista vuonna 2021. Hollannista tuli Turkuun päätä huimaava pyyntö: haluamme lähettää hackmaniittilevyjänne avaruuteen, kansainväliselle avaruusasemalle, kertoo älykkäiden materiaalien kemian professori Mika Lastusaari.
– Artikkelissa olimme osoittaneet, että hackmaniittia voisi käyttää säteilyannoksen mittaamiseen. Esa halusi lähettää avaruusaseman ulkopinnalle sähköttä toimivan ja helposti asennettavan säteilymittarin.
Turun yliopiston kemianlaboratoriossa ryhdyttiin oitis toimeen.
Vuoden mittaisen optimoinnin tuloksena A4-paperiarkin kokoinen pala muovikalvoa päällystettiin hackmaniitin ja silikonin seoksella. Levy lähettiin vuonna 2022 Hollantiin Euroopan avaruustutkimus ja -teknologiakeskukseen ESTEC:iin.
Hackmaniitti on harvinainen, rikkipitoinen sodaliittiryhmään kuuluva luonnonmineraali, joka tunnetaan kyvystään vaihtaa väriä ja hohtaa pimeässä.
Mineraali muuttuu ultraviolettivalossa valkoisesta tai vaaleasta pinkiksi, violetiksi tai purppuraksi. UV-säteilyn loputtua väri haalistuu takaisin vaaleaksi.
Luonnosta tätä harvinaista mineraalia löytyy syrjäisiltä vuoristoseuduilta mm. Afganistanista, Grönlannista, Kanadasta ja Yhdysvalloista.
Synteettisen hackmaniitin laboratoriovalmistus sai alkusysäyksen 1990-luvulla brittiläisen professori Mark Wellerin johdolla.
Avaruusprojektit eivät ole hoppuhommaa
Alkoi odottaminen. Lopulta marraskuussa 2024 kolme kalvosta leikattua pientä parin neliösenttimetrin kokoista palaa lähti Floridasta Space-X -raketin mukana kohti kansainvälistä avaruusasemaa.
Astronautit asensivat hackmaniittilevyt avaruusaseman ulkopuolelle, jossa niiden annettiin olla kokonaisen vuoden.
Avaa kuvien katselu
Turun yliopiston hackmaniittilevyt asennettiin tutkimuspaneeliin, jonka astronautit kiinnittivät avaruusaseman ulkopinnalle. Kuvassa paneeli aluksen sisätiloissa ennen asennusta. Kuva: ESA/NASA
– Näytteitämme oli kolmessa eri paikassa. Siellä oli myös muutama kymmenen muuta näytettä, joissa tutkittiin käytännössä materiaalien kestävyyttä avaruudessa.
Videolla professori Mika Lastusaari kertoo, miten hackmaniittilevyt kestivät avaruuden oloja.
Video: Markku Pitkänen / Yle
Vuoden ajan levyt altistuivat ääriolosuhteille: lämpötila vaihteli 150 lämpöasteen ja 150 pakkasasteen välillä. Lisäksi säteilymäärät olivat hurjia.
– Saimme hyviä tuloksia. Nyt tiedetään, että ne kestävät avaruuden olot oikein hyvin ja toimivat vielä mainiosti. Seuraavaksi katsotaan tarkemmin, mitä avaruus niille teki.
Hackmaniittia on tutkittu vain vähän
Hackmaniitti on saanut nimensä suomalaisen geologin Victor Axel Hackmanin mukaan. Hän löysi mineraalin 1800-luvun lopulla Kuolan niemimaalta. Luonnossa hackmaniitti on harvinainen, mutta sitä on muun muassa Grönlannissa ja Kanadassa.
Avaa kuvien katselu
Mika Lastusaari kertoo, että astronautit saivat vain vähän tietoa tutkimushankkeesta. ”Heitä ohjeistettiin asentamaan paneelit ulkopuolelle ja vuoden kuluttua ottamaan ne pois”. Kuva: ESA/NASA
Synteettisen hackmaniitin valmistus opittiin vasta 1990-luvulla. Valmistus on periaatteessa helppoa: tarvitaan zeoliittiä, natriumkloridia eli ruokasuolaa, natriumsulfaattia ja lisäksi usein hyvin pieni määrä muutamaa muuta ainetta ominaisuuksia tehostamaan.
Hackmaniittia ja sen käyttövaihtoehtoja on tutkittu vain vähän. Mika Lastusaaren johtama tutkimusryhmä Turun yliopiston kemian laitoksella on ainoa maailmassa, joka tällä hetkellä kehittää ja tutkii hackmaniittia eri sovelluksiin.
Ihmeaineen käyttömahdollisuuksia on paljon
Hackmaniitti ei siis karta karujakaan olosuhteita. Lastusaaren mukaan sitä voitaisiin käyttää säteilymittarina vaikkapa astronauttien pukujen sisäpuolella, jolloin saataisiin selville läpi päässeen UV-säteilyn määrä.
Avaa kuvien katselu
Kansainvälinen avaruusasema ISS kiertää Maata keskimäärin noin 400 kilometrin korkeudessa. Kuva: ESA/NASA
Turun yliopiston tutkimusryhmän päänvaivana aineen jatkokäyttö avaruudessa ei toki ole. Jatkosta päättävät Euroopan avaruusjärjestö Esa ja Yhdysvaltain ilmailu- ja avaruushallintovirasto Nasa.
Seuraavaksi kirjoitetaan tieteellinen artikkeli pohjautuen turkulaisten hackmaniittilevyjen matkasta avaruuteen ja aletaan pohtia muita käyttömuotoja tälle erikoiselle mineraalille.
Hackmaniittitutkimusta on tehty myös Ruotsissa
Vuonna 2018 Lastusaari sai yhteydenoton Ruotsin puolustusvoimien tutkimuskeskuksesta. Turkulaistutkijat päätyivät testaamaan radioaktiivisen säteilyn vaikutusta hackmaniittiin bunkkerimaisissa tiloissa Uumajassa.
Hackmaniittia on siis testattu sekä avaruudessa että maan alla. Seuraava yhteydenotto Lastusaaren tiimille voi tulla melkein mistä tahansa. Onhan niitä puheluita jo tullutkin, mutta kaikista keskeneräisistä tutkimushankkeista ei parane vielä hiiskua.