Heiner Klinkrad

ESA:n GOCE-satelliitti kesti avaruudessa pitempään kuin toivottiin ja se onnistui tehtävässään paremmin kuin uskottiin. Tämän maapallon painovoimakenttää hyvin tarkasti ja sen havaintojen perusteella tiedetään nyt millainen on oman kotiplaneettamme tarkka muoto – ei, se ei ole aivan täsmälleen pallo, vaan hieman muhkurainen sellainen.

Jotta GOCE olisi pystynyt mittaamaan painovoimaa hyvin tarkasti, oli se epätavallisen matalalla kiertoradalla, vain noin 250 km korkealla. Koska sielläkin on vielä vähän ilmakehän rippeitä, piti satelliitista tehdä hieman aerodynaaminen ja sen ratanopeutta täytyi koko ajan pitää yllä pienellä rakettimoottorilla.

Nyt painovoimamittauslaitteistoa, joka on itse asissa erittäin tarkka kiihtyvyysmittari, käytetään apuna Maahan putoamisen tarkkailussa: saatujen mittausten mukaan GOCEa hidastava ilmakehän kitka on nyt noin 90 mN ja se kasvaa koko ajan. Lennonjohto on yhteydessä satelliittiin, joka toimii normaalisti, ja pystyy hallitsemaan sen lentoa – paitsi että polttoaineen loppumisen vuoksi sen rakettimoottoria ei voi käyttää.

Tuorein ennuste putoamisajasta on edelleen sunnuntain ja maanantain välinen yö.

Mitä selviää pinnalle?

Kun satelliitti laukaistiin, tiedettiin jo varmasti, että sitä ei voida ohjata tehtävän päätyttyä tuhoutumaan Maan ilmakehässä samaan tapaan kuin esimerkiksi ATV-rahtialukset. Niissä on voimakkaat ratamuutoksia varten tarkoitetut moottorit, mutta GOCE oli liian pieni, jotta siinä olisi voinut olla isompi moottori.

Samalla GOCE on sen verran suuri, että siitä selviää ilmakehän kitkakuumennuksen jälkeen pieniä osia Maan pinnalle saakka.

"Vain pieni osa, noin 20% eli noin 200 kg, satelliitin alkuperäisestä massasta putoaa pinnalle", kertoo ESAn avaruusromua tutkivan toimiston johtaja Heiner Klinkrad ESAn Rocket Science -blogissa.

"Tämä massa on jakaantuneena kymmeniin pieniin osiin, jotka leviävät laajalle aluelle maahanpaluuradan alueella."

Yhtä lailla tiedetään, että joka vuorokausi Maan ilmakehään törmää luonnollisesti 100-210 tonnia ainetta avaruudesta, ja isompia kappaleita on kymmeniä tuhansia vuodessa. Vajaan tonnin painoinen GOCE on hyvin mitätön näihin verrattuna.

Useita kertoja vuodessa uutisissakin kerrotaan tulipalloista, hyvin kirkkaista tähdenlennoista, jonka syntyvät meteoroidin törmätessä meihin. Joistakin niistä jää jäljelle myös kiinteitä, pinnalle saakka selviäviä kappaleita, mutta niistäkin suurin osa putoaa huomaamatta valtameriin, aarniometsiin tai autiomaihin.

Satelliitteja, kantorakettien osia ja muita ihmisen tekemiä laitteita putoaa Maahan säännöllisesti, noin 100 tonnia vuodessa, mutta vain noin kerran vuodessa suurempi avaruusalus törmää ilmakehään hallitsemattomasti.

"Riski GOCEn puotoamisesta on ihmisille erittäin pieni", jatkaa Heiner Klinkrad. "Tilastollisesti on 250 000 kertaa todennäköisempää voittaa lotossa kuin olla paikassa, mihin GOCEn osa putoaa. Näinä 56 vuotena, jolloin avaruuslentoja on tehty, ei yksikään ihmisen tekemä ja Maahan pudonnut kappale ole aiheuttanut edes loukkaantumista."

GOCEn kaltaisia, ilman voimakkaita rakettimoottoreita olevia tutkimussatelliitteja laukaistaan kaikista maista koko ajan, koska riski niiden putoamisesta asutuille alueille on häviävä pieni. Satelliittien lähettäjät ovat silti aina vastuussa niiden putoamisen mahdollisesti aiheuttamista vaurioista.

ESAlle tämä on kuitenkin ensimmäinen hallitsematon satelliitin maahanpaluu 25 vuoteen. Sen tavoitteena on luonnollisesti saada tulevaisuudessa kaikki satelliitit sellaisiksi, että ne voidaan tuhota tehtävänsä päätteeksi vaarattomasti. Sitä mukaa kun avaruustoiminta lisääntyy, kasvaa myös riski sille, että putoavan satelliitin osa voisi osua johonkin.

Milloin ja minne?

Koko ajan tarkkenevan arvion mukaan GOCE putoaa alas radaltaan siis sunnuntain 10.11. ja maanantain 11.11. välisenä yönä (Suomen aikaa). Satelliitti putoaa parhaillaan noin kahdeksan kilometriä vuorokaudessa alemmas ja ilmakehän ote siitä tiukkenee jatkuvasti. GOCEn radan keskikorkeus nyt lauantaina oli jo noin 160 km. Lauantain kuluessa sen oletetaan putoavan jo 13 kilometriä ja sunnuntaina vielä enemmän.

"Kun GOCE on alle 100 kilometrin korkeudessa, ilman tiheys on jo sen verran suuri, että se alkaa hidastaa olennaisesti noin 25 000 kilometriä tunnissa kulkevan GOCEn nopeutta", Klinkrad jatkaa. "GOCE putoaa alaspäin ja ilman aerodynaaminen paine ja kitkakuumennus rikkovat GOCEn oletettavasti noin 80 km:n korkeudessa."

Tuloksena on suuri määrä irtonaisia osia, jotka edelleen hajaantuvat pienemmiksi osiksi, joista suurin osa tuhoutuu tähdenlentojen tapaan jo korkealla ilmakehässä. Eräitä pinnalle saakka sinnitteleviä osia ovat todennäköisesti xenon-polttoaineen säiliö ja sille painetta antaneen typen säiliö, gravimetrit, tähtietsimet sekä rakettimoottorit. Ne näkyvät hyvin otsikkokuvassa.

ESA seuraa jatkuvasti GOCEn rataa ja on edelleen yhteydessä satelliittiin. Arvio putoamisajasta täsmentyy koko ajan, mutta siihen liittyy monia tekijöitä, joihin ei voida vaikuttaa: tärkeimpiä ovat yläilmakehän tiheyteen vaikuttava Auringon aktiivisuus sekä GOCEn ohjauslaitteistojen toiminta putoamisen aikana ja siten satelliitin asento.

Kun putoamispaikka tiedetään tarkasti, ESA tulee tiedottamaan siitä kyseisen alueen viranomaisia välittömästi. Tieto välitetään myös kaikille ESAn jäsenmaille. ESAn lisäksi kansainvälinen avaruusromun koordinointikomitea (Inter-Agency Space Debris Coordination Committee) seuraa GOCEn putoamista ja ryhtyy tarvittaessa toimiin.

GOCEa tarkkaillaan sen lähettämien tietojen lisäksi tutkilla ja optisesti. Sen voi havaita myös harrastajateleskoopeilla, kuten belgialainen Ralf Vandebergh on tehnyt: alla olevassa, ESAn Rocket Science -blogissa julkaistussa kuvassa on GOCE 22. syyskuuta 2013 Alankomaista kuvattuna.