Eräs viimeisistä Tiangong-1:stä otetuista tutkakuvista; eilen otettu kuva näyttää, että asema oli vielä tuolloin noin 160 km:n korkeudessa ollessaan rakenteellisesti ehjä.
Kuva: Fraunhofer-instituutti.

Mitä tapahtui?

Kuten etukäteen arvioitiin, aseman ratakorkeus putosi nopeasti sunnuntain kuluessa ja lopulta, kun korkeutta oli noin satakunta kilometriä, asema alkoi vajota nopeasti ilmakehän ottaessa siitä otettaan.

Mitä alemmaksi asema tuli, sitä paremmin sen putoamista voitiin ennustaa. Koska se kiersi koko ajan Maata kartan päälle projisoituna samalla kiertoradalla, mutta jonka korkeus vain tuli alemmaksi, voitiin vähitellen sulkea pois alueita, minne se ei ainakaan putoa.

Pian putoamispaikka-arvio oli siten pitkä soiro maapallon pinnalla – aseman viimeinen rata. Lopulta putoamispaikka oli tuon radan kohdalla Tyynessä valtameressä.

Tyyni valtameri oli jo alun perin todennäköisin vaihtoehto yksinkertaisesti siksi, että se on niin suuri.

Epävarmuus putoamisen ajan ennustamisessa johtui ennen kaikkea siitä, että emme osaa tarkasti sanoa kuinka paljon ilmakehän yläosien hyvin harva kaasu – ilmakehän rippeet – jarruttaa aseman ratanopeutta.

Kaasun tiheys riippuu mm. Auringon säteilystä: kun Auringosta tuleva hiukkasvirta, eli aurinkotuuli, ja Auringon säteily osuvat ilmakehän yläosiin, kaasun tiheys muuttuu. Ja näin käy koko ajan, tílanne muuttuu koko ajan. Yöpuolella ja päiväpuolella tiheys on myös hieman erilainen, samoin paikalliset erot ovat sen verran suuria, että niillä on merkitystä.

Lisäksi asema pyöri ja sen kiertorata oli hieman soikea, joten sitä, kuinka paljon eri asennoissa ja missä ratansa kohdassa ilmakehän jarrutusvaikutus oli suurin, oli mahdotonta mallintaa tarkasti.

Ilmakehän jarrutusvaikutus viime viikon lopussa hieman pienempää kuin aiemmin viikolla, mistä johtuen aseman radan putoaminen alaspäin hieman hidastui. Arviota säädettiinkin koko ajan havaintojen perusteella, ja vielä viime hetkillä aika tuli hieman arvioitua aiemmaksi. Viimeisimmät ennusteet eilen illalla povasivat putoamista noin neljän aikaan ja se oli n. 45 minuuttia aikaisemmin.

Ennustaminen tässä meni siis itse asiassa varsin hyvin nappiin, sillä epävarmuustekijät huomioiden työ ei voisi juurikaan onnistua paremmin.

Se, kuinka paljon asemasta selvisi ilmakehän kitkakuumennuksesta kappaleita Maan pinnalle, jää selvittämättä tarkasti. Yleensä määrä on 10 – 40 % alkuperäisestä massasta, kun kyseessä on Tiangongin kaltainen kappale.

Tämä tarkoittaa siis noin 840 kg – kolmisen tonnia tavaraa, useiksi sadoiksi tai jopa tuhansiksi osiksi hajonneena. Ne levisivät noin tuhat kilometriä pitkälle ja satakunta kilometriä leveälle putoamisalueelle.

Taustaa

Kiina on laukaissut avaruuteen kaksi avaruusasemaa, Tiangong-1:n vuonna 2011 ja Tiangong-2:n vuonna 2016.

Näistä nyt pudonnut Tiangong-1 oli virallisesti vain kokeellinen asema. Sen avulla kiinalaiset testasivat telakoitumista avaruusasemaan ja työskentelyä siellä; kaksi miehitettyä lentoa kävikin asemalla, Shenzhou-9 maaliskuussa 2012 ja Shenzhou-10 kesäkuussa 2013.

Tarkalleen ottaen Tiangong-1 oli 10,4 metriä pitkä ja 3,4 metriä halkaisijaltaan oleva sylinteri, jonka sisällä oli 15 m³ paineistettua asuin- ja työskentelytilaa.

Asemasta sojottivat ulospäin kooltaan noin 3 x 7 metriä kooltaan olevat aurinkopaneelit ja sen kokonaismassa oli 8,5 tonnia.

Kakkonen on noin 14,5 metriä pitkä ja hieman painavampi.

Hallitsematon maahanpaluu

Yhteys Tiankong-1:een menetettiin joko täysin tai osittain 16. maaliskuuta 2016, jolloin sen ratakorkeus oli vielä noin 360 km. Sen jälkeen se ei ole voinut pitää rataansa yllä, vaan putosi alemmaksi ilmakehän yläosien ratanopeutta hidastavan vaikutuksen vuoksi alla olevan käydän osoittamalla tavalla.

Tilanne juuri nyt (29.3. klo 14.00)

Tiangong-1 putoaa alaspäin noin 8 km vuorokaudessa ja sen keskimääräinen ratakorkeus on noin 190 km. Aseman pyörimisnopeus on nyt noin 2:23 kierrosta minuutissa. Alla on hyvä video pyörimisestä, mutta twiitissä mainittu korkeusluku on vanhentunut.

Taustaa

Kiina on laukaissut avaruuteen kaksi avaruusasemaa, Tiangong-1:n vuonna 2011 ja Tiangong-2:n vuonna 2016.

Näistä nyt putoamassa alas on ensimmäinen, Tiangong-1, joka oli virallisesti vain kokeellinen asema. Sen avulla kiinalaiset testasivat telakoitumista avaruusasemaan ja työskentelyä siellä; kaksi miehitettyä lentoa kävikin asemalla, Shenzhou-9 maaliskuussa 2012 ja Shenzhou-10 kesäkuussa 2013.

Tarkalleen ottaen Tiangong-1 on 10,4 metriä pitkä ja 3,4 metriä halkaisijaltaan oleva sylinteri, jonka sisällä on 15 m³ paineistettua asuin- ja työskentelytilaa. 

Asemasta sojottaa ulospäin kooltaan noin 3 x 7 metriä kooltaan olevat aurinkopaneelit ja sen kokonaismassa on 8,5 tonnia. 

Kakkonen on noin 14,5 metriä pitkä ja hieman painavampi.

Hallitsematon maahanpaluu

Yhteys Tiankong-1:een menetettiin joko täysin tai osittain 16. maaliskuuta 2016, ja siitä alkaen asema on pudonnut alaspäin. Ilman toistuvia ratakorjauksia ilmakehän hyvin ohuet rippeet hidastavat aseman ratanopeutta ja saa sen putoamaan alaspäin.

Mitä alemmaksi asema putoaa, sitä nopeammin se putoaa alaspäin.

Alun perin aseman kiertorata oli noin 362 kilometriä korkealla, mutta nyt se on enää vain hieman yli 200 km. Asema putoaa nyt alaspäin useita kilometrejä päivässä ja vauhti kiihtyy koko ajan.

Putosiko jotain Maan pinnalle?

Kun Maahan putoavan aluksen ratakorkeus on sadan kilometrin tienoilla, putoaminen kiihtyy hyvin voimakkaasti, ja alus alkaa hajota noin 80 kilometrin korkeudessa. Kuumennuksen lisäksi alusta rikkoo voimakas negatiivinen kiihtyvyys, ilmakehän jarrutusvoima, joka voi olla yli 20g.

Koska Progress laukaistiin radalle, jonka matalin kohta oli 188 km, korkein kohta 260 km ja inklinaatio oli 51,65°, teki sen radan projektio Maan pinnalla siksakkia tuon astemäärän välillä pohjois- ja eteläpuolella palloa. Näin ollen esimerkiksi ei ollut mahdollista, että alus olisi pudonnut Suomen päällä.

Progressin massa laukaisun aikaan oli 7 289 kilogrammaa, mistä 1 373 kg oli polttoainetta ja 2 357 kg avaruusasemalle toimitettavaa rahtia – siis ruokaa, vaatteita, tieteellisiä tutkimuslaitteita, varaosia ja sekalaista tavaraa.

Normaalisti lentonsa päätteeksi rahtarit pakataan täyteen roskia ja käytöstä poistettuja laitteita, ja ne ohjataan syöksymään Maahan Tyynen valtameren eteläosien päällä. Alukset sisältöineen tuhoutuvat lähes kokonaan, mutta niistä jäänee jäljelle ilmakehän kitkakuumennuksen polttavasta pätsistä joitain osia. 

Arvioiden mukaan pinnalle saakka selviää tyypillisesti noin 20-40% aluksen massasta.

Suurin ja painavin yksittäinen osa on metallinen telakointiportti, mikä ei tuhoudu kokonaan. Myös polttoainetankkien paineistamiseen käytettävän kaasun titaanista tehdyt tankit sekä kuumuutta kestävät rakettimoottorien suuttimet voivat selvitä osittain pinnalle saakka.

Valtaosa maapallon pinta-alasta on merta ja asumattomia alueita, joten se, että taivaalta putoavista satelliittiosista olisi vaaraa, on erittäin pieni. Lisäksi putoamisesta selviävät kappaleet leviävät myös tyypillisesti laajalle alueelle, joka on kooltaan noin 1300 x 500 km. 

Kun jalustan on säätänyt oikeaan kulmaan ja kääntänyt kohti pohjoista, kaukoputken tuntiakseli on riittävällä tarkkuudella samansuuntainen Maan pyörimisakselin kanssa. Jos kaukoputken jalustassa on sellainen ylellisyys kuin seurantakoneisto, se kääntyy nyt samaan tahtiin tähtitaivaan pyörimisliikkeen kanssa. Kun haluamansa kohteen on etsinyt kaukoputken näkökenttään, se myös pysyy näkökentässä ilman kaukoputken kääntelyä käsipelillä.

Miten kohteet sitten löytää? Tähtitaivaalla on samanlainen koordinaatisto kuin maanpinnalla: taivaallinen leveysaste on nimeltään deklinaatio ja pituusaste rektaskensio. Jokaisella tähtitaivaan kohteella on omat koordinaattinsa, joiden avulla se löytyy – periaatteessa. Ekvatoriaalikaukoputkien akseleissa on usein asteikkokehät, mutta ne ovat niin pienet ja epätarkat, että niistä ei ole apua kohteiden etsinnässä.

Kuu ja planeetat löytyvät taivaalta helposti, ja muutkin kohteet voi etsiä perinteiseen tapaan tähtikartan ja tähtihyppelyn avulla. Kartan, kirkkaiden tähtien ja etsinkaukoputken avulla lähestytään kohdetta kuin vaivihkaa vaanimalla, kirjaimellisesti tähdestä tähteen hyppien. Silloin on hyvä tuntea etsimen näkökentän koko, jotta kartalta voi valita sopivan reitin tähdestä toiseen ja viimein itse kohteeseen.

Viime vuosina on melko pienissäkin kaukoputkissa yleistynyt "goto", tietokoneohjattu järjestelmä, joka suuntaa kaukoputken haluttuun kohteeseen joko syötettyjen tai muistista löytyvien koordinaattien mukaan. Järjestelmälle on ensin kerrottava missä ollaan suuntaamalla kaukoputki muutamaan kirkkaaseen tähteen, mutta sen jälkeen riittää käsiohjaimen näppäinten painelu.