Sääluotaimia lähetetään joka päivä tuhansia, ja suuri osa niistä on valmistettu Suomessa. Professori Vilho Väisälä loi Vaisala-brändin 70 vuotta sitten.

TEKSTI:Risto Varteva

Sisältö jatkuu mainoksen alla

Sääluotaimia lähetetään joka päivä tuhansia, ja suuri osa
niistä on valmistettu Suomessa. Professori Vilho Väisälä
loi Vaisala-brändin 70 vuotta sitten.

Sisältö jatkuu mainoksen alla

Sääluotaimet eli radiosondit osoittavat, että huipputekniikalla on Suomessa pitkät perinteet. Ensimmäinen vetypallon varassa lentänyt suomalainen sääluotain nousi taivaalle joulukuussa 1931 Helsingissä Pasilan Ilmalasta. Se lähetti tietoja seitsemän kilometrin korkeudelta saakka.

Tätä ennen oli käytetty leijoja. Niissä oli tietysti se etu, että mittalaitteet voitiin vinssata takaisin ja käyttää seuraavana päivänä uudelleen - ellei sää sattunut olemaan tyyni. Säähavaintopallo sen sijaan nousee ylös säässä kuin säässä.

Ensimmäinen sääluotain välitti mittaustietonsa lyhytaalloilla, jotka olivat siihen aikaan uutta tekniikkaa: yleisradiolähetyksetkin hoidettiin vielä pitkillä ja keskipitkillä aalloilla. Säähavaintopalloja oli aiemmin kokeiltu Saksassa, Ranskassa ja Neuvostoliitossa. Suomi ei siis voi ylpeillä menetelmän keksimisestä, tuotekehityksestä kylläkin.

Uusien luotainten suunnittelu perustui Vilho Väisälän ideoille. Hän kuului maineikkaaseen veljessarjaan, jossa Yrjö Väisälä oli maailmankuulu tähtitieteilijä ja Kalle Väisälä matemaatikko, jonka oppikirjoihin moni tämänkin lehden lukija tutustui kouluaikanaan.

Väisälän ensimmäinen luotain mittasi vain lämpötilaa. Syksyllä 1934 mukaan liitettiin painemittaus ja vuotta myöhemmin kosteuden mittaus. Nämä kolme - sekä tuulen suunta ja nopeus - ovat nykyistenkin sääluotainten keskeiset mittauskohteet, joiden pohjalta sään ennustaminen on mahdollista.

Vanha idea toimii edelleen

Seitsemässäkymmenessä vuodessa on tietenkin ollut pakko kehittää paljon uutta. Esimerkiksi transistorit tulivat jo kauan sitten kömpelöiden ja paljon sähkövirtaa kuluttavien radioputkien tilalle.

Mutta yksi on ja pysyy, Vaisala-konsernin Luotausjärjestelmät-liiketoiminta-alueen johtaja Jan Hörhammer kertoo: - Käytämme yhä proffan ideaa, jonka mukaan mittaukset tehdään kapasitiivisesti.

Kuten arvata saattaa, "proffa" tarkoittaa Vilho Väisälää.

Kapasitiivinen mittaus tarkoittaa sitä, että luotaimessa on kondensaattorit, joiden kapasitanssi muuttuu lämpötilan, paineen ja suhteellisen kosteuden mukaan. Kukin kondensaattori kytkeytyy vuorollaan elektronisen kytkimen avulla värähtelypiiriin, jonka taajuus muuttuu kapasitanssin muuttuessa. Tämä taajuus moduloi lähettimen taajuutta, ja muutokset havaitaan maassa vastaanottimessa, jonka elektroniikka tulostaa taajuuden muutosta vastaavan lämpötilan, paineen ja kosteuden.

Esimerkiksi kosteus mitataan kahden sähköä johtavan kalvon väliin sijoitetulla eristeellä, jonka dielektrisyyttä ilmasta imeytyvät vesimolekyylit muuttavat. Tällöin muuttuu myös kahden kalvon muodostaman kondensaattorin kapasitanssi, ja se puolestaan muuttaa värähtelypiirin taajuutta.

Tieto välittyy siis analogisesti eikä digitaalisesti. - Vanhassa konstissa on se hyvä puoli, että se on luotettava, tarkka ja yksinkertainen, Hörhammer selittää.

Digitaalinenkin lähetystapa on kyllä käytössä: siten luotain lähettää GPS-paikannustiedon, jonka perusteella lasketaan tuulen suunta ja nopeus.

Luotain lähettää mittaustiedot peräjälkeen sekunnin aikana, minkä jälkeen kierros alkaa alusta. Jokaisella kierroksella tulee myös kaksi vertailutietoa, jotka ovat lähtöisin kahdesta kiinteästä kondensaattorista. Näin saadaan korjattua virheet, jotka johtuvat suurista lämpötilaeroista eri korkeuksilla. Myös Vilho Väisälän ensimmäisissä luotaimissa tieto tarkennettiin samalla tavalla.

Luotainten käyttämä taajuus on 400 MHz ja kaistanleveys 100 kHz. Lähetysteho on vain 250 milliwattia, mutta nykyisille vastaanottimille se riittää hyvin, vaikka luotaimen tulee nousta 30 kilometrin korkeuteen ja se voi edetä sadan kilometrin matkan. Tropiikissa suihkuvirtaukset voivat kiskaista pallon jopa 250 kilometrin päähän.

Pallon korkeus saadaan laskettua ns. ilmakehäyhtälöstä, kun lämpötila, paine ja kosteus on mitattu.

Palloja nousee yhtä mittaa

Maailmassa on noin 800 luotausasemaa, jotka lähettävät sääluotaimen taivaalle 24, 12 tai 6 tunnin välein. Kaikki nämä tiedot siirretään saman tien Maailman ilmatieteen järjestön WMO:n tietoverkkoon kansainväliseen käyttöön. Lisäksi eri maiden puolustusvoimat keräävät omia säätietojaan.

Tästä voidaan arvioida, että sääluotaimia lähetetään satojatuhansia vuodessa. Vaisalan osuus tästä potista on yli puolet, ja se onkin markkinajohtaja: tuotanto on pyöreästi tuhat luotainta päivässä. Ne kaikki valmistetaan Suomessa, vaikka Vaisalan luotaimia käytetään eri puolilla maailmaa. Eikö tuotannon hajautuksesta olisi etua?

- Ei siitä olisi, Hörhammer sanoo. - Vaikka luotaimen periaate on yksinkertainen, laite on rakenteellisesti niin haastava, että meidän on parasta keskittää tuotanto yhteen paikkaan. Luotaimet ovat loppujen lopuksi niin pieniä, ettei niiden kuljetus ole ongelma. Saamme radiosondin käyttäjälle parissa päivässä mihin päin maailmaa tahansa, jos joskus tulisi tällainen kiire.

Tehokasta tuotekehitystä

Markkinajohtajana pysyminen vaatii tehokasta tutkimusta. - Vaisalan voima on aina ollut omaehtoinen tuotekehitys, Hörhammer kertoo. - Korvaamme vanhat tuotteet uusilla ennen kuin asiakkaat rupeavat huomauttelemaan. Tavoite on silti sama kuin Vilho Väisälän aikaan eli luotettavuus, tarkkuus ja yksinkertaisuus.

Aika suuri osa liikevaihdosta meneekin tutkimukseen ja tuotekehitykseen: noin 10 % eli nykyisin noin 20 miljoonaa euroa vuodessa.

Tuotteita kehitettäessä otetaan huomioon myös ympäristötekijät, sillä käytännössä kaikki luotaimet jäävät maastoon, kun pallo lopulta halkeaa ja tavara tulee taivaalta alas. Esimerkiksi raskasmetalleja ei enää ole sähkövirtaa antavassa paristossa.


Sisältö jatkuu mainoksen alla