Avaruussää avitti GOCEn putoamista

Putoava GOCE

Euroopan avaruusjärjestön GOCE-painovoimatutkimussatelliitti putosi odotetusti Maahan sunnuntain ja maanantain välisenä yönä. Tarkkaa paikkaa ei osattu sanoa etukäteen, koska lennon loppuvaiheissa oli paljon epävarmuustekijöitä (lue tarkempi juttu täältä) eikä GOCEa pystytty ohjaamaan tarkasti Maahan. Lopulta ilmakehän kitka sai siitä kuolettavan otteen noin 80 kilometrin korkeudessa klo 2:16 Suomen aikaa Falkland-saarten luona eteläisellä Atlantilla.

Bill Chater sai sattumalta kuvattua alaspäin palavina kappaleina putoa satelliitin iltahämärällä taivalla; kello oli 21:20 paikallista aikaa (2:20 Suomessa yöllä), kun hän oli ajamassa etelään ja huomasi "taivaalla savuvanan ja kirkkaan pisteen, joka hajosi kahteen osaan, ennen kuin hajosi uudelleen useampiin osiin kohti pohjoista lentäessään".

ESA on vahvistanut, että mitä todennäköisimmin GOCEn viime hetket päätyivät Chaterin kuviin.

Putoamista mallinnettiin Suomessa

GOCEn maahanpaluu oli erittäin kiinnostava tapaus radaltaan putoavasta, lähellä Maata kiertäneestä satelliitista. Eräs tärkeimmistä muuttujista tässä on ilmakehän yläosien tiheys, mihin vaikuttaa pääasiassa avaruussää.

Maailman parhaat avaruussääennusteet tehdään Suomessa Ilmatieteen laitoksella Euroopan ainoalla Maan magneettikehän simulaatiomallilla. Tutkija Tiera Laitinen ja tutkimusprofessori Minna Palmroth käyttivät sitä myös GOCEn paluun ennustamiseen, ja havaitsivat, että 29. lokakuuta alkaneet useat pienehköt avaruusmyrskyt kasvattivat tilapäisesti ilman tiheyttä GOCE-satelliitin radalla. Tämä lisääntynyt ilmanvastus nopeutti GOCEn vajoamista.

Kun GOCEn moottorin ajoaine loppui 21.10., satelliitti alkoi hiljalleen menettää korkeuttaan ilmanvastuksen vaikutuksesta. Se vajosi aluksi pari kilometriä päivässä, mutta 30.10. se laskeutui yht'äkkiä puoli kilometriä tavallista enemmän. Tämä aikaisti lopullista maahansyöksyä kuutisen tuntia. Syynä oli avaruusmyrsky.

Illalla 29.10. Maan magneettikenttää oli alkanut ravistella Auringosta lähtenyt massapurkaus. Sen synnyttämä magneettinen myrsky oli voimakkaimmillaan juuri 30.10., jolloin Suomessa sai ihastella runsaita revontulia etelärannikkoa myöten.

Revontulivalo syntyy avaruudesta satavien hiukkasten törmäillessä ilmakehän molekyyleihin, mutta samat hiukkaset potkivat myös elektroneja irti molekyyleistä, eli ionisoivat yläilmakehän ilmaa. Tällöin ilman sähkönjohtavuus vähän yli 100 km:n korkeudella kasvaa ja siellä kulkevat sähkövirrat voimistuvat. Sähkövirta puolestaan kuumentaa ilmaa, joka sitten laajenee ylöspäin ja samalla nostaa koko yläpuolellaan olevaa ilmakehän osaa.

Sen sai GOCEkin tuntea kuorissaan: ilman tiheys sen ratakorkeudella, tuolloin noin 220 km, kasvoi parin päivän ajaksi noin 12 %. Uudelleen avaruussään aiheuttamat tiheysvaihtelut häiritsivät satelliittia vielä ainakin 7. ja 9.11., jolloin se oli jo alle 200 km:n korkeudessa putoamassa yhä nopeammin alaspäin.

Suomalainen avaruussäämalli voisi tarkentaa putoamisennusteita

GOCEn vajoamisen aikana Ilmatieteen laitoksen tutkijat seurasivat avaruussään kehitystä reaaliaikaisesti Maan magneettikehän simulaatiomallilla, joka laskee myös ilmakehässä kulkevat sähkövirrat.

"Satelliitin rata notkahtaa juuri silloin, kun simulaatio näyttää voimakasta yläilmakehän lämmitystä. On hienoa nähdä, kuinka hyvin mallimme sopii yhteen havaintojen kanssa", iloitsee Tiera Laitinen. "Meillä on vielä selvitettävää siinä, kuinka napa-alueilla tapahtuvasta lämmityksestä lasketaan ilman tiheyden muutokset eri korkeuksilla ja eri osissa maapalloa."

"Myös Euroopan avaruusjärjestö ESA on kiinnostunut tuloksistamme", jatkaa Minna Palmroth. "Tulevaisuudessa haluamme toimittaa reaaliaikaista avaruussäätietoa ESAlle niin, että he voivat tarkentaa avaruusromun ja satelliittien ratojen laskentaa mallimme avulla."

Alla olevalla videolla Minna Palmroth kertoo Ilmatieteen laitoksen avaruussäätutkimuksesta ja siellä olevan ryhmän kehittämästä Vlasiator -tietokonesimulaatiosta. Vuonna 2008 Palmroth sai arvostetun Euroopan tutkimusneuvoston (ERC) starttirahoituksen, jonka avulla hän perusti kansainvälisen seitsenhenkisen tutkimusryhmänsä. Video on kuvattu 21.03.2013 Suomen Akatemiassa.

Pohjana artikkelin loppuosassa on käytetty Ilmatieteen laitoksen tiedotetta.