reentry

Kiinan holtiton avaruusasema sinnittelee vielä, mutta putoaa aprillipäivän tienoilla

To, 03/15/2018 - 17:53 Jarmo Korteniemi
Kuva: Wikimedia Commons / Jarmo Korteniemi

Kiinan ensimmäinen miehitetty avaruusasema on putoamassa alas. Näillä näkymin ohjauskyvytön avaruusasema palaa ilmakehässä huhtikuun alussa.

Aprillipäivänä saattaa näkyä komeita kiinalaisia "ilotulituksia", jos vain sattuu olemaan oikeassa paikassa. Kiinan 8,5-tonninen avaruusasema Tiangong-1 on viimein putoamassa maahan. Se on sinnitellyt radallaan yllättävän pitkään, sillä alunperin sen piti tuhoutua jo vuodenvaihteessa.

Arvio voi tosin mennä muutaman päivän sinne tai tänne. Aerospace Corporation ennustaa putoamisen sattuvan 31.3.–3.4., Euroopan avaruusjärjestön hieman vanhempi arvio taas kertoi sen tapahtuvan 29. ja 9. päivän välillä.

Asema alkanee hajota kunnolla noin 70–80 kilometrin korkeudella. Tapahtuman saattaa pystyä näkemään noin 500 kilometrin päästä.

Aseman mitattu ja ennustettu korkeus (Aerospace Corp.)

Putoamispaikka on vielä lähes täysin auki ja kattaa käytännössä yhä koko 43. leveyspiirien välisen alueen. Paikka varmistuu muutaman tuhannen kilometrin tarkkuudella vasta tunteja ennen putoamista, tai vasta itse tapahtuman aikana. Myös se, putoaako osia maahan asti, on epävarmaa.

Tiangong-1 on kiertänyt Maata jo yli kuusi vuotta. Se laukaistiin avaruuteen syyskuussa 2011, minkä jälkeen siellä on vieraillut kaksi miehistöä. Nyt asema on tyhjillään. Vuoden 2016 alun jälkeen asema ei ole ollut lennonjohdon hallinnassa.

Aseman putoamisesta, tarkan ajankohdan ennustamisesta, sekä mahdollisista haitoista on kerrottu tarkemmin kahdessa aiemmassa jutussamme. Tuoreimmista aika-arvioista kertoi nyt ensimmäisenä Suomen kuvalehti.

Kiinalaisten hallinnasta päässyt avaruusasema tulee yhä nopeammin alaspäin – milloin ja minne se putoaa?

Ma, 01/22/2018 - 11:45 Jari Mäkinen
Tiangong piirroskuvassa

Kerroimme jo viime lokakuussa siitä. miten Kiina on menettänyt yhteyden suureen avaruusasemaansa. Arvio sen putoamisajasta on nyt maaliskuun puoliväli, mutta putoamispaikasta ei vielä voi sanoa juuri mitään. Paitsi sen, minne se ei ainakaan putoa.

Noin 10 metriä pitkä ja massaltaan 8,5 tonnia oleva Tiangong-1 on kiinalaisten ensimmäinen avaruusasema. Se laukaistiin avaruuteen vuonna 2011 ja yksi miehittämätön alus sekä kaksi taikonauttien lentoa kävi sillä vierailemassa, ennen kuin aseman seuraaja Tiangong-2 lähetettiin kiertoradalle syksyllä 2016.

Ykkönen oli tarkoitus ohjata alas tuhoutumaan Maan ilmakehässä hallitusti Tyynen valtameren eteläosien päällä, sillä näin suuresta kappaleesta selviää varmasti palasia pinnalle saakka. Ilmakehän kitkakuumennus ei riittäne tuhoamaan esimerkiksi rakettimoottorien tai polttoainesäiliöiden tukevatekoisia osia tai suurimpia metallikappaleita, kuten vaikkapa telakointiportteja. 

Niiden rippeet ja koko joukko muita pieniä osia putoaa siis varmaankin pinnalle saakka.

Kun pudotus tehdään hallitusti, on eteläinen Tyyni valtameri valittu hautausmaa-alueeksi siksi, että siellä on erittäin vähän liikennettä ja se on suuri, turvallinen merialue. Esimerkiksi Kansainväliseltä avaruusasemalta lähtevät kertakäyttöiset rahtialukset ohjataan putoamaan sinne, ja myös avaruusasema Mir – suurin koskaan Maahan pudotettu rakennelma – suunnattiin putoamaan tuolle hautumaa-alueelle.

Ongelmana nyt kuitenkin on se, että Tiangong-1:n putoaminen ei tapahdu hallitusti. 

Kiinan avaruusohjelman lennonjohto menetti yhteyden asemaansa vuoden 2015 lopussa ja siitä alkaen asema on pudonnut alaspäin noin 160 metriä vuorokaudessa.

Sitä ennen aseman kiertorataa pidettiin jotakuinkin vakiona säännöllisin ratamuutoksin. Nyttemmin joidenkin raporttien mukaan aseman asentoa on voitu säätää, mutta sen rataa ei voi edelleenkään hallita.

Ratakorkeus pysyikin 330 kilometrin ja 390 kilometrin välissä vuoden 2015 loppuun, mutta sen jälkeen, kun kiertorataa ei ole voitu nostaa tarpeen tullen, on asema pudonnut koko ajan alaspäin.

Noillakin korkeuksilla on hieman ilmakehän rippeitä, jotka hidastavat ratanopeutta ja saavat asemaa (kuten kaikkia samoilla seuduilla Maata kiertäviä kappaleita) putoamaan alaspäin. Ja mitä alemmas asema putoaa, sitä nopeammin sen vajoaminen alaspäin tapahtuu.

Nyt tammikuun 2018 puolivälissä asema kiersi Maata keskimäärin 280 kilometrin korkeudessa ja sen rata putoaa koko ajan alaspäin noin 160 metriä vuorokaudessa.

Tarkkaa aikaa, jolloin asema putoaa Maahan ei kuitenkaan voida vielä sanoa, koska putoamisnopeus vaihtelee ja etenkin lennon viime hetket ovat vielä hyvin epävarmoja. Monet asiat, ennen kaikkea Auringon aktiivisuus, vaikuttavat ilmakehän yläosien tiheyteen, mikä vaikuttaa puolestaan siihen, kuinka nopeasti asema tulee alaspäin.

Vielä viime vuonna putoamisajaksi arveltiin tammikuun alkua, mutta nyt arvio on maaliskuun puoliväli – kenties jopa huhtikuun alku.

Kaavio putoamisajankohdasta

Kuten yllä oleva Euroopan avaruusjärjestön tekemä piirros näyttää, on aikaikkuna edelleen varsin laaja. 

Putoamispaikka pystytään arvioimaan vasta sen jälkeen, kun putoamisaika on paremmin tiedossa. Mitä lähemmäksi putoaminen tulee, sitä paremmin molempi voidaan arvioida.

Suomessa ei kuitenkaan ole syytä hätään, koska Tiangong 1:n rata ei kulje koskaan Suomen päältä; putoaminen voi tapahtua luonnollisesti vain alueella, jonka yli asema lentää radallaan. Vain radan korkeus muuttuu, ei sen niin sanottu inklinaatio, eli kaltevuus päiväntasaajan suhteen. 

Tiangongin tapauksessa se on 43°, eli vaaravyöhykkeessä ovat vain alueet välillä 43° etelään ja pohjoiseen päiväntasaajasta. Euroopassa tämä tarkoittaa alueita Ranskan eteläosista ja Italian pohjoisosista etelään.

Näilläkin alueilla maapallolla suurin osa pinnasta on meren peitossa, joten todennäköisyys sille, että asema putoaa asutulle alueelle on erittäin pieni. 

Jotakuinkin luotettava arvio putoamispaikasta saadaan noin vuorokautta ennen oletettua putoamista, mutta silloinkin alue on vielä varsin suuri. Käytännössä se, mitä silloin tiedetään, on edessä oleva rata, ja koska putoaminen tapahtuu sen kohdalla, on "vaara-alue" edelleen pitkä soiro ympäri maapallon. Vielä noin seitsemän tuntia ennen putoamista on epvarmuus useiden tuhansien kilometrien luokkaa. 

Tiangong-1 ei ole suurin hallitsemattomasti Maahan putoava kappale: se oli amerikkalainen avaruuasema Skylab, joka putosi vuonna 1979 Australian eteläosien autiomaahan ja mantereen lounaispuolella olevalle merialueelle. Skylabin kappaleita voi yhä edelleen löytää Nullarborin autiomaasta.

Avaruusasema putoaa maahan uudenvuoden jälkeen

Ma, 10/23/2017 - 01:24 Toimitus
Kuva: Aerospace

Kiinan ensimmäinen miehitetty avaruusasema on putoamassa alas. Näillä näkymin ohjauskyvytön avaruusasema palaa ilmakehässä tammikuun lopulla. Epävarmuutta arviossa on vielä muutaman viikon verran.

Kiinalainen avaruusasema Tiangong-1 on putoamassa. Tällä hetkellä se kiertää noin 300 km korkeudella, mutta korkeus hupenee kiihtyvällä tahdilla.

Putoamishetkeä on vielä mahdotonta tietää tarkalleen, koska asiaan vaikuttaa mm. Auringon aktiivisuus, joka vaikuttaa puolestaan ilmakehän yläkerrosten tiheyteen. Tämänhetkiset parhaat ennusteet kertovat aseman putoavan ilmakehään tammikuun alun ja helmikuun loppupuolen välillä.

Ennuste paranee ajankohdan lähestyessä.

Aseman korkeus viimeisen vuoden aikana ja 25.10. päivitetty ennuste (Aerospace).

Avaruusaseman povataan tuhoutuvan ilmakehässä lähes täysin, mutta jopa satakiloisia paloja saattaa silti selvitä pinnalle saakka. Niiden osuminen Suomessa takapihalle on kuitenkin mahdotonta, koska Tiangiong-1 kiertää Maata radalla, joka kaltevuus päiväntasaajan suhteen on 43°. Tämä tarkoittaa Pyreneiden vuoriston ja Afrikan eteläkärjen tuolla puolen olevan merenselän välistä aluetta. 

Osuminen asutuille alueille muutenkin on varsin epätodennäköistä, koska suurin osaa maapallon pinnasta on merta ja asumattomia alueita.

Mutta jos Tiangongin osia putoaa lähellesi, ei niihin kannata koskea paljain käsin, sillä niissä voi olla myrkyllisiä aineiden jäämiä, esimerkiksi polttoainetankkien sisältämää hydrasiinia.

Tiangong-1 on kiertänyt Maata jo yli kuusi vuotta. Se laukaistiin avaruuteen syyskuussa 2011, minkä jälkeen siellä on vieraillut kaksi miehistöä.

Ensimmäisten kolmen taikonautin visiitti kesti runsaat kolme päivää, jälkimmäinen kolmikko viipyi asemalla 12 vuorokautta.

Asemaan ei ole yhteyttä, eikä se ole lennonjohdon hallinnassa vuoden 2016 alun jälkeen. 

Tiangong-1on järjestyksessä jo kymmenes miehitetty avaruusmasema Maan kieroradalla. Aiemmin sellaisia ovat lähettäneet Neuvostoliitto (Almaz- ja Saljut-asemat sekä kuuluisa Mir), USA (Skylab), sekä nyt Kansainvälinen avaruusasema, jonka takentamiseen ovat osallistuneet Yhdysvaltain ja Venäjän lisäksi Euroopan avaruusjärjestö, Kanada ja Japani.

Tiangong-1

Kiinalla on jo avaruudessa toinenkin asema, Tiangong-2, joka on käytännössä samanlainen kuin noin 8,5 tonnia massaltaan oleva Ykkönen. 

Suurin Maata kiertänyt kappale, jonka tiedettiin etukäteen putoavan kontrolloimattomana maahan, oli avaruusasema Skylab (n. 77 000 kg). Sen paloja tippui lähes 7500 km pituiselle kaistaleelle Intian valtamerta, suurimmat palat tosin putosivat läntiseen Australiaan.

Vielä tätäkin massiivisempi oli avaruussukkula Columbia (105 600 kg), joka hajosi yllättäen Texasin yllä ilmakehään palatessaan vuonna 2003. Paloja löytyi 300 kilometrin pituiselta kaistaleelta Dallasin kaakkoispuolelta.

Kaikkein suurin (130 000 kg) ilmakehään palannut laitos oli kuitenkin avaruusasema Mir. Se kuitenkin pudotettiin hallitusti ilmakehään vuonna 2001, jolloin sen jääntet levisivät eteläisellä Tyynellä valtamerellä noin 200 x 3000 km olleelle alueelle. Yllä on kuva sen putoamisesta – koska aika ja paikka tiedettiin tarkasti etukäteen, seurattiin tapahtumaa tiiviisti mm. lentokoneista.

Kiinalaisten avaruusasema vaikeuksissa

La, 06/11/2016 - 11:49 Jari Mäkinen
Tiangong 1


Kiinan avaruusasema Tiangong 1, joka on kiertänyt Maata syyskuusta 2011 alkaen, on nähtävästi vaikeuksissa ja saattaa pudota pian Maahan holtittomasti.


Tiangong 1 on ensimmäinen kiinalainen avaruusasema ja olennainen osa maan suunnitelmassa rakentaa suurempi avaruusasema Maata kiertävälle radalle. Sitä on seuraamassa ainakin kaksi muuta samankokoista – noin 7,3 tonnia massaltaan olevaa – moduulia lähivuosina, jotka oli tarkoitus liittää toisiinsa yhdeksi, suureksi asemaksi.

Kolme Shanzhou-avaruusaluksilla lentänyttä miehistöä on vieraillut Tiangong 1:ssä ja näistä viimeisin oli Shenzhou 10 jo kolme vuotta sitten. Nie Haisheng, Zhang Xiaoguang ja Wang Yapin lähtivät asemalle 11. kesäkuuta 2011 ja viipyivät siellä kesäkuun 26. päivään saakka. Heitä ennen Shenzhou 8 -miehistö oli asemalla heti tuoreeltaan vuonna 2011 ja Shenzhou 9 vuonna 2012. 

Kesän 2013 jälkeen asema on toiminut automaattisesti. Siinä on asennettuna koko joukko tutkimuslaitteita ja kameroita, joilla on muun muassa tehty havaintoja maan pinnasta ja meristä.

Yllättäen aikaisemmin tänä vuonna Kiinan tiedotusvälineet kertoivat Tiangong 1:n "tietojenkeruuvaiheen päättyneen" ja avaruusviranomaiset täsmensivät, että radioyhteys asemaan on katkennut. Nähtävästi tämän jälkeen asema ei ole ollut enää hallinnassa.

Nyt havaitsijat ympäri maailmaa ovat huomanneet Tiangong 1:n alkaneen pyöriä. Muun muassa Thomas Dormanin keräämien ja Space.com -sivuston julkaisemien havaintojen mukaan asema pysty enää pitämään aurinkopaneeleitaan suunnattuna Aurinkoon, joka saanee aikaan sen, että sillä ei ole tarpeeksi sähköä normaaliin toimintaan. Vaikka radioyhteys olisi siis ollut vielä olemassa, niin nyt se ei enää toimisi ainakaan jatkuvasti.

Onkin todennäköistä, että Kiina on menettänyt asemansa hallinnan, ja että se tulee putoamaan Maahan hallitsemattomasti. Se, milloin tämä tapahtuu, on vielä epävarmaa – etenkin kun aseman rataa nostettiin juuri joulukuussa korkeammalle, mistä putoaminen kestää kauemmin.

Ilmakehän rippeet vielä satojen kilometrien korkeudessa hidastavat siellä olevien kappaleiden ratanopeutta ja saavat ne putoamaan hitaasti alaspäin. Mitä alemmaksi ne tulevat, sitä nopeammin putoaminen tapahtuu, kunnes lopulta ne syöksyvät Maan ilmakehään. Pienimmät kappaleet tuhoutuvat siinä kokonaan, mutta Tiangongin kokoisesta asemasta tulee selviämään ilman kitkakuumennuksen jälkeen myös kappaleita pinnalle saakka.

Jos putoaminen tapahtuu asuttujen alueiden päällä, kappaleet voivat aiheuttaa vaaraa. Suurin osa maapallosta on kuitenkin merta ja harvaan asuttuja seutuja, joten todennäköisyys sille, että Tiangongin palanen putoaa päähän, on hyvin pieni. Suomessa riskiä ei edes ole, koska asema ei tule radallaan lainkaan Suomen päälle. 

Auringon aktiivisuus vaikuttaa ilmakehän yläosien tiheyteen, joten arviot putoamisen ajankohdasta ovat hyvin epätarkkoja. Tällä haavaa näyttää siltä, että näin tapahtuisi loppuvuodesta 2017 – ellei Kiina saa asemaa hallintaansa, mikä on edelleen mahdollista.

Uusi asema laukaisuvalmiina

Vaikka Tiangong 1:n kohtalo on epäselvä, on sen seuraaja, Tiangong 2, valmiina laukaistavaksi kiertoradalle syyskuussa. Todennäköisesti heti sen jälkeen lähtee matkaan seuraava kiinalaisten miehitetty avaruusalus, Shenzhou 11, joka telakoituu avaruusasemaan.

Miehitettyjen Shenzhou-alusten lisäksi kiinalaiset ovat laukaisemassa ensi vuonna miehittämättömän rahtialuksen avaruusasemalleen. Ensimmäinen Tianzhou-nimen saanut alus on tarkoitus lähettää matkaan maan uudella Pitkä Marssi 7 -kantoraketilla.

Seuraavana vuonna on laukaisuvuorossa Tianhe 1 -niminen avaruusasema, joka toimisi keskuskappaleena varsinaiselle suuremmalle, lisäosista koottavalle avaruusasemalle. Sen massa olisi kokonaisuudessaan noin 60 tonnia, eli se olisi kooltaan ja muodoltaan vähän kuin ammoinen venäläinen Mir-avaruusasema. Kiinalaislähteiden mukaan asema voisi olla valmis vuonna 2022.

Nähtävästi Tiangong-asemat on nyt kiinalaissuunnitelmissa korvattu tällä uudella Tianhe-asemalla, joka muistuttanee yllä olevaa Tiangong 3 -nimellä vielä kolme vuotta sitten tunnettua asemaa.

Minne "WTF" oikein putosi?

Pe, 11/13/2015 - 17:48 Jari Mäkinen
Tutkijat WT1190F-havaintolentokoneessa

Kummallinen avaruusromukappale WTF, eli oikealta nimeltään WT1190F törmäsi maapalloon tänään aamulla täsmälleen ennusteiden mukaisesti. 

Se iskeytyi Maan ilmakehään klo 8:18 Suomen aikaa 39 600 kilometrin tuntinopeudella noin 100 km Sri Lankan eteläpuolella.

Yllätyksenä tämä putoaminen ei tullut (vaikka tiedotusvälineistä sen kuvan saattoi saadakin), sillä kappale havaittiin ensimmäisen kerran jo 18. helmikuuta vuonna 2013.

Niinpä putoamispaikka pystyttiin laskemaan varsin tarkasti etukäteen, ja siksi paikalla oli kansainvälinen tutkijaryhmä lentokoneessa  kuvaamassa putoamista. Tällaisten maahanpaluiden tutkiminen auttaa ymmärtämään aina paremmin sitä, miten kappaleet käyttäytyvät ilmakehän kitkakuumennuksessa ja miten ne hajoavat milläkin korkeudella. 

Otsikkokuvassa tutkijat säätivät kameroita koneessa ennen havaintolentoa.

Erityisen kiinnostavan tästä kappaleesta teki se, että se oli erittäin todennäköisesti ihmisen tekemä. Mitä todennäköisemmin WT1190F on peräisin geostationaariradalle satelliitin laukaisseesta kantoraketista ja se on ollut hyvin soikealla radalla Maan ympärillä vuodesta 2009 alkaen.

Arabivetoisen Kansainvälisen astronomisen unionin maahanpalaavia kappaleita tutkivan ryhmän vuokraama Gulfstream-lentokone (kuvassa yllä) oli havaitsemassa putoamista ja onnistuikin saamaan tapauksen videolle sekä lukuisiin valokuviin:

Alhaalta putoamista ei voitu nähdä lainkaan sateen ja pilvien vuoksi, joten Sri Lankaan kerääntyneet tutkijat ja harrastajat vetivät siis vesiperän. Laskelmien mukaan kappale olisi voinut hohtaa pudotessaan hetken aikaa taivaalla yhtä kirkkaana kuin täysikuu, mutta olisi hiipunut nopeasti sen jälkeen. Näky olisi ollut samankaltainen kuin tähdenlento, paitsi että nyt sen aika ja paikka olisi tiedetty etukäteen, ja kappale olisi ollut satunnaisen avaruuskiven sijaan ihmistekoinen.

Sri Lankan puolustusministeriön mukaan kappale hajosi ilmassa kokonaan vajaan sadan kilometrin korkeudessa eikä siitä selvinnyt mitään pinnalle saakka.

Tämä ei ollut yllätys, sillä todennäköisesti kappale oli käytännössä suuri, tyhjä polttoainetankki, jonka massa suhteessa sen pinta-alaan oli hyvin pieni. Siksi se tuhoutui hyvin nopeasti ilmanvastuksen alettua sitä kuumentaa.

Seuraava tiedossa oleva Maahan syöksyvä kappale on Vermont Lunar, amerikkalaisyliopiston tekemä cubesat, 10 cm kanttiinsa oleva pikkusatelliitti. Sen odotetaan putoavan alas marraskuun 23. päivänä Arabian niemimaan päällä ja tuhoutuvat kokonaan jo korkealla ilmakehässä.

Juttua on päivitetty klo 18:18 lentokoneesta kuvatulla videolla.

Tiedetuubi Australiassa: Nullarbor

Tiedetuubin Jari Mäkinen sai päähänsä lähteä fillaroimaan Australian kuumaan autiomaahan, mantereen länsiosassa sijaitsevalle Nullarborin tasangolle.

Siellä on yllättäen paljon tieteellisesti kiinnostavaa, ja näistä kerrotaan videolla. Jännin tapaus on amerikkalaisen 75-tonnisen Skylab-avaruusaseman putoaminen sinne kesällä 1979, mistä videolla kerrotaan runsaasti. Nullarborissa on myös maailman pisin täysin suora tie, mitä pitkin matka etenee...

Tiedetuubin esittelemiä tiedekeskuksia ja muita kiinnostavia kohteita

Mihin GOCE putosi? (päivitetty 11.11.)

Pe, 11/08/2013 - 12:57 Jari Mäkinen

Päivitys maanantaina 11.11. aamulla maahanpaluun jälkeen:
GOCE putosi radallaan viikonlopun aikana alaspäin ennusteiden mukaisesti ja sunnuntaina sen putoamisnopeus vain kiihtyi sitä mukaa, mitä alemmaksi se tuli ja mitä tiheämmäksi yläilmakehän ohut ilma tuli. Satelliitti oli toimintakunnossa loppuun saakka ja vielä klo 0:42 Suomen aikaa siihen oltiin yhteydessä Trollin satelliittiasemalta Etelämantereelta. Silloin se oli 120 kilometrin korkeudessa, mutta ilmakehän kitka kuumensi sitä jo olennaisesti: esimerkiksi keskustietokoneen lämpötila oli noussut 80°C:n tasolle ja akku oli 84°C:n lämpötilassa.

ESA enää toivonut saavansa tuolloin yhteyttä, mutta satelliitti vain pinnisteli. Kenties sen aerodynaaminen muoto sai sen putoamaan hieman hitaammin kuin ennusteet sanoivat. Silti painovoima sai pian yhteyden jälkeen painovoimatutkijasta otteen, ja se putosi Maahan seuraavalla kierroksellaan, oletettavasti noin klo 2.16 Suomen aikaa.

Putoamispaikka on todennäköisesti eteläinen Atlantin valtameri Etelä-Amerikan ja Etelämantereen välillä (pitkäksi kuten itse alla olevassa perjantaisessa jutussamme jo oletettiin).

Lähde: www.satflare.com

Alkuperäinen artikkeli:

Monissa jutuissa ja puheissa on kuluvalla viikolla ihmetelty sitä, miksi putoamisaikaa ja -paikkaa on niin vaikeata määrätä. Joskus tuntuu siltä, että monet eivät halua hyväksyä sitä, että maailma on yhä edelleen varsin monimutkainen, emmekä me ihmiset pysty yksinkertaisesti kaikkeen vaikuttamaan.

GOCEn putoamisen tapauksessa suurimpia epävarmuuksia on kaksi: Auringon aktiivisuus ja satelliitin asento. Käydään seuraavassa näitä tarkemmin läpi.

Ilmakehä suojaa meitä

Lähtökohta on se, että planeettaamme ympäröivä ilmakehä on erinomainen suoja meihin törmääviä luontaisia tai ihmistekoisia kappaleita vastaan. Meteorit ja satelliitit loistavat taivaalla kauniina tähdenlentona, ja tuhoutuvat yleensä siellä kokonaan. Jos kappale on kookas tai jos siinä on kuumuutta hyvin kestävää ainetta (kuten rakettimoottoreita tai polttoainetankkeja), osia törmäävästä kappaleesta saattaa pudota pinnalle saakka. Meteorin kopsahtaminen takapihalle on todennäköisempää kuin avaruusaluksen palasen saaminen pihapiiriin, koska Maahan törmää paljon enemmän aurinkokunnassa haahuilevaa ainetta kuin ihmisen avaruuteen taivaalle sinkoamia laitteita. Maan ilmakehään osuu vuorokaudessa ajankohdasta riippuen 10–210 tonnia ulkoa avaruudesta tulevaa ainetta, mihin verrattuna tonnin painava GOCE ei ole mikään iso asia.

Tyypillisesti törmääjät alkavat hohtaa ilmanvastuksen vuoksi noin 100 kilometrin korkeudessa, vaikka siellä ilmaa on hyvin, hyvin vähän. Mitä alemmaksi kappale vajoaa, sitä enemmän se kuumenee ja sitä kirkkaammin se loistaa valoa, kunnes ilma tulee niin tiheäksi, että ilmanvastus kärventää kappaleen kokonaan - ellei se ole hyvin iso tai tehty kestämään kuumuutta.

Se, että ilmakehällä ei ole tarkkaa ylärajaa, vaan se hiipuu vähitellen vain pois, saa aikaan myös sen, että satelliittien ratanopeus korkeallakin hidastuu hyvin pienen ilmanvastuksen vuoksi koko ajan. Jopa lähes 500 kilometrin korkeudessa oleva avaruusasema putoaa vähitellen alaspäin ja sitä pitää nostaa rakettimoottoreilla ylemmäs.

GOCE on aerodynaaminen

Hyvin matalalla lentänyt GOCE oli tehty hieman aerodynaamiseksi tämän pienenpienen ilmanvastuksen vuoksi. Silti sekin joutui lykkimään itselleen koko ajan lisää vauhtia pienellä rakettimoottorillaan. Sen sähkörakettimoottori toimi kuin perämoottori veneessä, joka koittaa pysytellä paikallaan virrassa.

Se, kuinka paljon tuolla noin 100 kilometrin korkeudessa on ilmaa ja kuinka paljon se hidastaa ratanopeutta, riippuu muun muassa Auringon aktiivisuudesta. Esimerkiksi auringonpurkaus syöksee kohti Maata hiukkasia, jotka saavat yläilmakehän aktiiviseksi (mistä yksi merkki ovat revontulet), ja se saa ikään kuin ilmakehän laajenemaan.

Kuvassa näkyy ilmakehää maapallon pinnan yläpuolella, sen "päällä" oleva hohde - Auringon säteilyn ohuessa yläilmakehässä aikaansaama heikko valoilmiö – sekä Maahan törmännyt meteori avaruusasemalta nähtynä.

Ensimmäinen epävarmuustekijä GOCEn putoamisnopeutta arvioitaessa on siis Auringon aktiivisuus, joka muuttuu hieman koko ajan. Samaan tapaan kuin revontulia on vaikea ennustaa 100% varmasti, ei Auringon aktiivisuuden vaikutusta yläilmakehän tiheyteen osata kuin arvioida karkeasti etukäteen. Siinä on myös pieniä paikallisia eroja.

ATV putosi hallitusti, GOCE tulee vain osittain hallitusti

Kun aluksessa on toimiva rakettimoottori, joka on suunniteltu vielä ratamuutosten tekemiseen, ei mitään ongelmaa ole alas putoamisessa. Tästä hyvä esimerkki on nyt viikon alussa Maahan pudotettu ATV-rahtialus: se pystyttiin pudottamaan hyvin tarkasti haluttuun aikaan ja paikkaan sopivasti ajoitetulla rakettimoottorien poltolla. Kun alus voidaan sysätä putoamaan halutusti tarpeeksi nopeasti ja suuressa kulmassa alaspäin, voidaan kokemuksen ja ratalaskujen perusteella tähdätä haluttuun paikkaan.

Tällä kerralla ATV:n pudottamisen kanssa jopa hidasteltiin tietoisesti. Järjestyksessään jo neljäs eurooppalainen avaruusrahtari irrottautui Kansainvälisestä avaruusasemasta 28. lokakuuta, mutta sitä ei ohjattu putoamaan saman tien Tyynen valtameren eteläisiin osiin, missä on hyvin vähän liikennettä ja asutusta, ja mitä siksi käytetään usein avaruusalusten hautausmaana. Sen rataa laskettiin hieman alemmaksi ja se pudotettiin ilmakehään vasta silloin, kun avaruusaseman miehistö pystyi kuvaamaan putoamista hyvissä olosuhteissa. Valokuvien avulla opitaan yhä enemmän siitä, miten alus tuhoutuu ilmakehään palatessaan. Mitkä osat tuhoutuvat nopeimmin, mitkä irtaantuvat erikseen milloinkin, mitkä kestävät pisimpään ja niin edelleen. Näiden tietojen avulla voidaan kehittää aluksia, jotka tuhoutuvat yhä paremmin – koska kaikkia aluksia ei voida pudottaa hallitusti.

Tuhoutuva ATV
Kuvassa on ATV:n tuhoutuminen kuvattuna avaruusasemalta. Myös GOCE tulee hajoamaan osiin ja putoamaan tähtisateena alaspäin, mutta vain isoimmat osat selviävät maan pinnalle.

GOCEn tapauksessa aluksen asentoa voidaan (ainakin tällä haavaa) hallita, mutta sitä ei voida pudottaa alas haluttuun paikkaan. Sen polttoaine on loppu, eikä sen moottori olisi ollut siihen edes tarpeeksi voimakas.

Mitä alemmas se putoaa kiertoradallaan, sitä voimakkaammin ilmavastus ottaa siitä kiinni, ja sitä nopeammaksi putoaminen tulee, kunnes rata kaareutuu yhä enemmän ja enemmän alaspäin – ja lopulta GOCE tulee alas. Ja tämä siis riippuu ensinnäkin ilmakehän tiheydestä, ja toiseksi GOCEn asennosta. Mikäli se pysyy pitkittäin, se putoaa alaspäin kuin tikka ja siitä todennäköisesti selviää pinnallekin enemmän osia. Jos aerodynaamiset voimat heittävät sen taas sivuluisuun, niin se putoaa paitsi nopeammin, niin myös hajonnee enemmän osiin ja siten suurempi osa siitä tuhoutuu. Jos se taas alkaa viipottaa ja pyöriä kuin epävakaa lentokone, on tulos jostain näiden väliltä.

Se, milloin lopullinen putoaminen "alkaa" ja kuinka "suoraan alas" GOCE tulee, ovat siis hyvin epävarmoja. Tämänhetkinen arvio on sunnuntain alkuilta tai maanantaiaamu. GOCE on nyt alle 170 km:n korkeudessa ja vajoaa noin 5 km vuorokaudessa (päivitys lauantaina amulla: GOCE putoaa nyt noin 8 km vuorokaudessa).

Suomeen vai Sudaniin?

Minne sitten mahdollisesti GOCE voisi pudota? Valitettavasti melkein minne vain. Se kiertää Maata kiertoradalla, joka kulkee lähes maapallon napojen kautta, koska se on suunniteltu lentämään maapallon joka paikan yläpuolelta. Samalla kun GOCE kiertää radallaan, pyörii maapallo ympäri akselinsa ympäri, ja siten tasokartalle piirrettynä GOCEn rata poukkoilee aaltomaisesti pohjoisesta etelään. Keskimäärin se kulkee yhden paikan päältä joka kolmas vuorokausi, ja rataa voidaan laskea lähes loputtomasti eteenpäin – jos vain ratakorkeus ja -nopeus pysyvät samana.

Nyt rata muuttuu koko ajan, joten tänään laskettu ratakartta ei päde enää huomenna. Ja vaikka nyt voidaan laskea, että GOCEn rata veisi myös Suomen päältä maanantaina (jopa Helsingin yli!), tulee rata muuttumaan sen verran, että laskelmalla on vain viihdearvoa.

Ja vaikka rata veisikin putoamisen aikaan Suomen tienoiden päältä, kannattaa muistaa, että yksi kierros Maan ympäri on noin 40000 km ja siitä Suomen osuus (pituussuunnassa) on 1100 km. Ja kun Suomesta suurin osa on autiota, niin GOCEn sijaan kannattaa pelätä jotain muuta.

Mitä alemmaksi GOCE putoaa ja mitä lähemmäksi putoaminen tulee, sitä paremmin lopullinen putoamispaikka voidaan arvioida. Noin vuorokautta aikaisemmin voidaan jo sanoa hyvin suurella todennäköisyydellä alueet, minne se ei ainakaan tule putoamaan. Lopullinen putoamispaikka lienee selvillä vasta muutamia tunteja ennen tapahtumaa.

Todennäköisimmin GOCE pulahtaa Tyynen valtameren, Intian valtameren tai Atlantin eteläosiin, sillä ne ovat varsin laajoja merialueita. Lisäksi GOCEn rata on hieman soikea ja radan Maata lähin piste on etelässä, ja silloin todennäköisimmin putoaminen alkaa oikeasti.

Lue lisää GOCEsta ja sen tuloksista Tiedetuubin aikaisemmasta artikkelista.