Satelliittien elämä kiertoradoilla ei ole ikuista. Ohut ilmakehä ja aurinkotuuli muokkaavat Maata kiertävien kappaleiden ratoja lähemmäs maanpintaa. Lopulta satelliitti tai avaruusromun jäännös työntyy syvemmälle ilmakehään ja suistuu radaltaan. Kitka kuumentaa kappaleen ja polttaa sen tuhkaksi yleensä miltei kokonaan.

Satelliittien ja avaruusromujen paluita ilmakehään tapahtuu vii-koittain. Varsin usein on kyse pienistä kappaleista, jotka tuhou-tuvat jo matkallaan useiden kymmenien kilometrien korkeu-dessa. Silloin tällöin ilmakehään saapuu kookkaampia kappaleita, joista säilyy osia maanpinnalle. Onneksi näistä paluista varsin moni tapahtuu ns. hallitusti tai putoaminen tapah-tuu merialueille, jossa tapahtumasta ei ole vaaraa asutuksille. Satelliitin tai sen laukaisun osan putoaminen maanpinnalle on harvinainen tapahtuma, sillä onhan valtaosa planeetastamme veden peitossa.

Ohuen ohut ilmakehä ja Auringon aktiivisuus radan muokkaajina

Täällä maanpinnalla ilmakehä on tiheää. Mitä korkeammalle menemme, sitä ohuemmaksi ilmakehä käy. Noin 80 km korkeu-dessa ilmakehän tiheys on jo niin alhainen, että voimme sanoa olevamme avaruudessa.

Ilmakehä jatkuu hyvin ohuena useiden satojen kilometrien kor-keuteen. Se vaikuttaa myös satelliittien ratoihin. Lähiavaruu-dessa ratoja muokkaa myös aurinkotuuli. Auringon aktiivisimpina aikoina auringonpurkausten myötä ilmakehään törmää hiuk-kasia, jotka ilmakehän kitkan ohella vääristävät muovaavat satelliitin liikerataa.

Noin 200 km korkeudessa sijaitseva satelliitti pysyy radallaan muutamista viikoista kuukausiin, riippuen radan muodosta. Korkeammille ratatasoille mentäessä satelliitin "elinikä" kasvaa entisestään. Noin 1000 km korkeudessa ympyräradalla kiertävä satelliitti pysyy radallaan yli 1000 vuotta. Nämä tosin ovat teoreettisia arvioita, sillä radan muoto, Auringon aktiivisuus ja muut häiriötekijät lyhentävät radalla pysymisen aikaa enemmän tai vähemmän.

Satelliitin ratakorkeus ja radalla pysymisen teoreettinen aika, kun satelliitti kiertää maapalloa täysin ympyränmuotoisella radalla ilman häiriötekijöitä (Desmond King-Hele: Observing Earth Satellites)

Satelliitin radan ominaisuudet muuttuvat voimakkaimmin alhai-silla radoilla. Ilmakehän kitka ja aurinkotuuli pakottavat radan aina vain alemmas.

Matalilla radoilla kiertävien satelliittien nopeudet ovat parhaimmillaan 29 000 km/h luokkaa Maahan nähden. Suuri nopeus ja ilmakehän vastus aiheuttavat kitkaa, joka kuumentaa kappaleen voimakkaasti. 

Kun satelliitti viimein  alkaa vajoamaan nopeammin kohti maanpintaa, kuumuus kasvaa samalla niin suureksi, että se kärventää kappaleen. Jos kyseessä on pieni kappale, se tuhoutuu yläilmoissa ennen saapumistaan maanpinnalle. Suuremmista kappaleista jää joskus kookkaitakin jäänteitä. Kappaleiden selviytymismahdollisuus maanpinnalle riippuu niiden materiaaleista ja muodoista. Alumiiniset osat tuhoutuvat herkemmin, kun taas teräs ja lasi säilyvät yleensä maanpinnalle todennäköisimmin. Nykysatelliitit on pyritty valmistamaan sellaisista komponenteista, jotka tuhoutuvat tehokkaasti mahdollisen paluun yhteydessä.

Taivaallinen ilotulitus

Satelliitin paluussa syntyvä energiamäärä on valtava. Noin  2000 kg painoisen kappaleen Maahan paluu vastaa  energiamäärää, jossa 50 000 autoa ajaa samanaikaisesti 100 km/h nopeu-della.Tämä energiamäärä muuttuu paluun yhteydessä lämmöksi ja valoksi. Kaikki tapahtuu noin 90 km korkeudessa, jatkuen alemmas 30 km tienoille saakka. 

Satelliitin tai avaruusromun jäännöksen paluu ilmakehään on hämärän aikaan komea, mutta harvinainen ilmestys. Näky muis-tuttaa hyvin kirkasta tähdenlentoa eli bolidia, mutta on hitaampi ja pitkäkestoisempi. Tyypillistä ilmiölle voi olla sen värikkyys. Sateenkaaresta tuttu väriloisto voi koristaa kappaleen säke-nöintiä. Kookkaammat kappaleet saattavat hajota vielä osiin ja hyvin usein perässä näkyy pitkä savuvana. Satelliitin paluu on siis aina huomiota herättävä taivaanilmiö. Jopa päivänvalossa tapahtuva paluu voi olla selvästi nähtävissä.

Putoamispaikkaa on vaikea ennustaa

Satelliitin tuhoutumisajankohtaa ja varsinkin paikkaa on vaikea ennustaa. Rata muuttuu viime hetkillä niin voimakkaasti, että tarkkuus jää usein kymmenen prosentin tienoille. 

Jos ajankohdan ennustaa paria viikkoa aikaisemmin, yleensä tässä tapahtuu päivän virhe. Muutamien tuntien virhe on odotet-tavissa jos ennuste tehdään vuorokautta aikaisemmin. Suurem-paan tarkkuuteen päästään, jos satelliitin liikerataa voidaan tarkkailla sen viime vaiheissa.

Satelliittien paluita

Satelliitin paluu ilmakehään havaittiin ensimmäistä kertaa huhtikuun 14. päivänä vuonna 1958. Sputnik 2 tuhoutui ilmakehässä aiheuttaen säkenöivän valoilmiön öiselle taivaalle. Ilmiö havaittiin New Yorkista aina Etelä-Amerikan pohjoisosiin saakka.

Myös Suomessa tehtiin satelliitin paluuseen liittyvä havainto vuonna 1967. Tuolloin joulukuun 9. päivänä taivaalla havaittiin kirkas tulipallo, joka kulki taivaalla vaakasuorasti lännestä itään hehkuen kirkkaana ja säkenöivänä tulipallona noin minuutin ajan. Kyseessä oli Kosmos 194 -satelliitin kantoraketin jäännös, jonka palasia löydettiin jälkeenpäin Kuopion läheltä ja Kiteeltä. Suurin löydetty kappale oli noin 10 kg painoinen metallilevy.

Skylab-avaruusaseman tuhoutuminen muistetaan 1970-luvulta. Tämä amerikkalainen noin 75 000 kg painoinen avaruusasema jäi tyhjilleen vuonna 1974. Samalla se jäi ajelehtimaan Maata kiertävälle radalle hallitsemattomasti. Auringon aktiivisuuden maksimin ansiosta aurinkotuuli alkoi hiljalleen muokata avaruusaseman rataa lähemmäs Maata. Skylabin rataa ei voitu korjata enää millään tavoin ja edessä oli sen tuhoutuminen. Skylab alkoi vajota yhä syvemmälle ilmakehään ja tuhoutui Intian Valtameren yläpuolella  heinäkuun 11. päivänä vuonna 1979. Taivaalla nähtiin kirkas, säkenöivä valo, joka hohti kaikissa sateenkaaren väreissä. Avaruusaseman kappaleita putoili Australian mantereelle.

Skylab-avaruusasema (Kuva: NASA)

Eräs pelätyimmistä tapahtumista on ollut venäläisen Kosmos 954 -satelliitin paluu tammikuussa 1978. Tämän sotilaallisen satelliitin energialähteenä oli pieni ydinparisto, joka voitaisiin ennen paluuta singota takaisin kiertoradalle. Satelliitti ajautui kuitenkin hallitsemattomaan tilaan vuoden 1977 lopulla eikä ydinpariston vapautusmekanismia voitu hyödyntää. Satelliitin arvioitiin putoavan ydinparistoineen jonnekinpäin maapalloa.
 
Yhdysvaltain tiedustelupalvelu varautui pahimpaan. Kaikessa hiljaisuudessa käynnistettiin operaatio, jonka tavoitteena oli löytää putoava salainen satelliitti ja tehdä se vaarattomaksi. 

Putoaminen tapahtui Kanadan pohjoisosiin asumattomalle alueelle tammikuun 24. päivänä vuonna 1978. Satelliitin radioak-tiiviset jäännökset iskeytyivät pitkin jäistä erämaata.

Etsintäryhmä onnistui paikallistamaan tuhoutumispaikan. Tästä oli jäljellä kraateri jäätiköllä ja joukko metalliosia. Ryhmää varoi-tettiin lähestymästä kappaleita 300 metriä lähemmäs niiden radioaktiivisuuden vuoksi. Tieto ei tavoittanut kahta ryhmän jäsentä, jotka ehtivät käsittelemään kappaleita. Säteilytaso oli noin 200 röntgeniä. Kahden tunnin oleskelu alueella olisi ollut tappavaa. Tuhoutumisalue puhdistettiin myöhemmin säteily-arvojen laskettua.

Muutamaa vuotta myöhemmin taivaalta odotettiin putoavaksi toista samanlaista ydinparistoa.Venäläinen Kosmos 1402 -satelliitti oli putoamassa hallitsemattomasti Maahan tammikuun 23. päivänä vuonna 1983. Satelliitin putoamispaikkaa ei osattu arvioida, joten jälleen kerran eri puolilla maapalloa odotettiin jännittyneenä tuhon hetkiä.

Ydinparisto saatiin irrotettua satelliitista aivan viime hetkillä sen kuitenkin tuhouduttua ilmakehässä. Satelliitti putosi lopulta Intian Valtamereen satoja kilometrejä Diego Garcian saaren eteläpuolelle.


Delta-raketin jäännöksiä Texasissa vuonna 1977 (Kuva: NASA)

Venäläisen Saljut 7 -avaruusaseman tuhoutuminen muistetaan 1990-luvun alkupuoliskolta. Tämän avaruusasemavanhuksen loppu oli jo hiljalleen ennustettavissa, kun Neuvostoliitto laukaisi Maata kiertävälle radalle ensimmäisen moduulin Mir-avaruusasemastaan vuonna 1986. Sajut pidettiin toimintakuntoisena vielä vuosia, mutta vuoden 1991 alussa sen päivät alkoivat olla vähissä.

Vielä tammikuussa 1991 Saljut-avaruusaseman saattoi nähdä heikkona vaeltavana valona Suomenkin taivaalla. Avaruusaseman polttoainevarat olivat lopussa ja aurinkotuuli muokkasi Saljutin rataa voimakkaasti. Lopputuloksena oli hallitsematon ilmakehään paluu muutamia viikkoja myöhemmin helmikuun 7. päivänä

Noin 20 000 kg:n painoinen Saljut 7 painui yhä syvemmälle ilmakehään ja tuhoutui Etelä-Amerikan yllä. Sen kappaleita sinkoutui Argentiinan eteläosiin aiheuttaen paikallisia tulipaloja. Kukaan ei kuitenkaan loukkaantunut.

Satelliittien paluista kuuluisin lienee venäläisen avaruusasema Mirin tuhoutuminen vuonna 2001. Tämä paluu tapahtui suunnitellusti. Lähes 100 000 kg:n painoinen Mir-avaruusasema tuhoutui eteläisen Tyynen Valtameren yläpuolella maaliskuun 23. päivänä vuonna 2001. Taivaalle ilmestyi kirkas tulipallonäytös ja tuhoutuminen tapahtui hallitusti.

Vakoilusatelliitti karkuteillä

Tammikuussa 2008 Yhdysvallat varoitti sen tiedustelusatelliitin karanneen hallinnassa ja olevan matkalla maanpinnalle. Laskel-mien mukaan satelliitti syöksyisi jonnekin maapallolle kahta kuukautta myöhemmin maaliskuun alussa. Kyseessä oli joulu-kuussa 2006 avaruuteen laukaistu USA 193 -satelliitti, joka vioittui pian laukaisunsa jälkeen. 

Karanneen vakoilusatelliitin kohtalo askarrutti helmikuussa 2008. Yhdysvallat arveli satelliitin polttoaineen olevan vaaraksi paluun yhteydessä, sillä sen tankit olivat täynnä myrkyllistä hydratsiinia. Arvioiden mukaan satelliitin mukana oli 1000 kg polttoainetta. Paluun yhteydestä tästä saattaisi aiheutua vaaraa.

USA 193 -satelliitti oli muutamien metrien kokoinen rakennelma, jonka massa oli noin 3000 kg luokkaa. Kyseessä oli suunnilleen pienen linja-auton kokoinen kappale. Suurin osa siitä tuhoutuisi ilmakehän kuumuudessa, mutta jotain jäisi varmasti maan-pinnallekin.

Yhdysvallat alkoi suunnitella ohjuslaukaisua satelliitin tuhoa-miseksi. Projektia varten varattiin kolme ohjusta, siltä varalta ettei ensimmäinen laukaisu osuisi satelliittiin tai sen polttoaine-säiliöön. Ohjuslaukaisu voitiin toteuttaa, kun satelliitin rata oli painunut alle 250 km.

USS Lake Erie -alus siirtyi Tyynelle valtamerelle Havaijin tuntumaan mukanaan tarvittava ohjusvalmius. Ohjus laukaistiin helmikuun 21. päivän aamuna Suomen aikaa. Se törmäsi suun-nitellusti satelliittiin ja hajotti sen lukuisiksi pienemmiksi osiksi. Myös laukaisun tavoite toteutui eli satelliitin polttoainetankki tuhoutui iskussa. Laskelmien mukaan ohjusisku aiheutti kierto-radalle ainakin 80 pienkappaletta. Suurimman osan kappaleista arveltiin tuhoutuvan kahden päivän kuluessa. Muut kappaleet palaisivat ilmakehään seuraavan puolentoista kuukauden aikana.  

Rahtialuksen tuho

Huhtikuussa 2008 Euroopan avaruusjärjestö ESA laukaisi avaruu-teen uudentyyppisen avaruusrahtialuksen. ATV-aluksen (Automated Transfer Vehicle, "Jules Verne") tehtävänä oli telakoitua automaattisesti Kansainväliseen avaruusasemaan ja kuljettaa sille tarviketäydennyksiä noin 7500 kg:n edestä. Se onnistuikin tehtävässään mainiosti ja ehti olla telakoituneena avaruusasemassa 155 päivän ajan.

ATV irtautui avaruusasemasta syyskuun 5. päivänä. Useiden lopputestien jälkeen se ohjattiin tuhoutumaan Tyynen Valtameren yläpuolelle syyskuun 29. päivänä. Tuhoutuminen tapahtui hallitusti noin 2700 km pituisella ja 200 km leveällä vyöhykkeellä asumattomalla alueella.

 
ATV-rahtialuksen (Jules Verne) tuhoutuminen Tyynen Valtameren yläpuolella syyskuun 29. päivänä vuonna 2008. (Kuva: Euroopan avaruusjärjestö)

UARS-satelliitin tuho

Syyskuussa 2011 maailma jännitti vanhan UARS-ilmakehä-satelliitin paluuta. Vuonna 1991 avaruuteen avaruussukkulan mukana viety UARS ehti tutkia maapallon ilmakehää 16 vuoden ajan, kunnes se päätettiin sammuttaa vuonna 2005. Samassa yhteydessä sen rataa laskettiin alemmas, jotta se ohjautuisi aikanaan tuhoutumaan ilmakehässä.

Sammutettua UARS-satelliittia ei kyetty enää ohjaamaan. Sillä ei ollut enää polttoainetta ratakorjauksiin, joten odotettavissa oli hallitsematon jättiläissatelliitin paluu.

UARS vastasi kooltaan pientä linja-autoa, sillä sen massa oli noin 6000 kg. Laskelmien mukaan siitä selviytyisi 500 kg:n edestä kappaleita maanpinnalle.

Satelliitin tarkkaa paluuajankohtaa eikä paikkaa kyetty ennustamaan. Auringon aktiivisuus painoi kuitenkin sen rataa yhä voimakkaammin syvemmälle ilmakehään ja paluuta alettiin odottelemaan syyskuun 23. päivän iltana. Jännitysnäytelmä tiivistyi syyskuun 23. ja 24. päivien välisenä yönä, kun satelliitin nopeus äkkiä alkoikin hidastumaan. Viimein UARS kuitenkin syöksyi ilmakehään syyskuun 24. päivän aamuna kello 7.00 Suomen aikaa Tyyneen Valtamereen (14.1S, 170.2W).

Lue lisää tästä aiheesta (lähteet):

"Observing Earth Satellites", Desmond King-Hele
Satellite Reentry by Visual Satellite Observers (VSO)
Cosmos 954: An Ugly Death by Time Magazine
UARS Re-entry by NASA
U.S. to try to shoot down errant satellite by CNN