Kirjaudu tai rekisteröidy

Satelliittien paluu

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

Satelliittien paluita, säkenöiviä tulipalloja

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 viikoittain. Varsin usein on kyse pienistä kappaleista, jotka tuhoutuvat jo matkallaan useiden kymmenien kilometrien korkeudessa. Silloin tällöin ilmakehään saapuu kookkaampia kappaleita, joista säilyy osia maanpinnalle. Onneksi näistä paluista varsin moni tapahtuu ns. hallitusti tai putoaminen tapahtuu 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 mennään, sitä ohuemmaksi ilmakehä käy. Noin 80 km korkeudessa ilmakehän tiheys on jo niin alhainen, että voimme sanoa olevamme avaruudessa. Ilmakehä jatkuu hyvin ohuena useiden satojen kilometrien korkeuteen. Se vaikuttaa myös satelliittien ratoihin. Lähiavaruudessa ratoja muokkaa myös aurinkotuuli. Auringon aktiivisimpina aikoina auringonpurkausten myötä ilmakehään törmää hiukkasia, 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 periaatteessa yli 1000 vuotta. Nämä tosin ovat teoreettisia arvioita, sillä radan muoto, Auringon aktiivisuus ja muut häiriötekijät lyhentävät radalla pysymisen aikaa enemmän tai vähemmän.

Ratakorkeus

(km)

Radalla pysymisen aika

(vuosia)

550 10
600 25
700 110
800 400
900 1000
1000 2000
1100 4000
1200 7000

Satelliitin radan ominaisuudet muuttuvat voimakkaimmin alhaisilla radoilla. Ilmakehän kitka ja aurinkotuuli pakottavat radan aina vain alemmas. Matalilla radoilla kiertävien satelliittien nopeudet ovat parhaimmillaan jopa 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 nopeudella.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 muistuttaa hyvin kirkasta tähdenlentoa eli bolidia, mutta on hitaampi ja pitkäkestoisempi. Tyypillistä ilmiölle voi olla sen värikkyys. Sateenkaaresta tuttu väriloisto voi koristaa kappaleen säkenöintiä. 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 odotettavissa jos ennuste tehdään vuorokautta aikaisemmin. Suurempaan tarkkuuteen päästään, jos satelliitin liikerataa voidaan tarkkailla sen viime vaiheissa.

Ensimmäisiä tuhoutumisia

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-avaruusasema (Kuva: NASA)

Kun avaruusasema putoaa

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.

Radioaktiivisen romun paluu

Eräs pelätyimmistä tapahtumista on ollut venäläisen Kosmos 954 -satelliitin paluu tammikuussa 1978. Tämän sotilaallisen satelliitin (RORSAT, Radar Ocean Reconnaissance Satellite) energialähteenä oli pieni ydinparisto, joka voitaisiin ennen paluuta singota takaisin korkeammalle 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 radioaktiiviset jäännökset iskeytyivät pitkin jäistä erämaata yli 124 000 neliökilometrin alueelle.

Etsintäryhmä onnistui paikallistamaan tuhoutumispaikan. Tästä oli jäljellä kraatteri jäätiköllä ja joukko metalliosia. Ryhmää varoitettiin lähestymästä kappaleita 300 metriä lähemmäs niiden radioaktiivisuuden vuoksi. Tieto ei tavoittanut kahta ryhmän jäsentä, jotka ehtivät käsittelemään kappaleita. Säteilytaso oli enimmillään noin 500 röntgeniä tunnissa kosketusetäisyydellä.

Tuhoutumisaluetta puhdistettiin myöhemmin Kanadan ja Yhdysvaltain armeijan voimin, mutta radioaktiivisesti materiaalista saatiin kerättyä vain alle yksi prosentti. Valtaosa ydinpariston jäänteistä upposi todennäköisesti Great Slave -järveen.

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.

Avaruusasema Mirin tuhoutuminen Fiji-saarten yläpuolella (Kuva: Satobs.org)

Saljut- ja Mir -avaruusasemat tuhoutuivat

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. Saljut 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. Laskelmien mukaan satelliitti syöksyisi jonnekin maapallolle kahta kuukautta myöhemmin maaliskuun alussa. Kyseessä oli joulukuussa 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 maanpinnallekin.

Yhdysvallat alkoi suunnitella ohjuslaukaisua satelliitin tuhoamiseksi. Projektia varten varattiin kolme ohjusta, siltä varalta ettei ensimmäinen laukaisu osuisi satelliittiin tai sen polttoainesäiliöön. 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 suunnitellusti satelliittiin ja hajotti sen lukuisiksi pienemmiksi osiksi. Myös laukaisun tavoite toteutui eli satelliitin polttoainetankki tuhoutui iskussa. Laskelmien mukaan ohjusisku aiheutti kiertoradalle ainakin 80 pienkappaletta. Suurimman osan kappaleista arveltiin tuhoutuvan kahden päivän kuluessa. Muut kappaleet palaisivat ilmakehään seuraavan puolentoista kuukauden aikana.

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

Avaruusrahtialuksen hallittu paluu

Huhtikuussa 2008 Euroopan avaruusjärjestö ESA laukaisi avaruuteen 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.

UARS-satelliitin tuho

Syyskuussa 2011 maailma jännitti vanhan UARS -ilmakehäsatelliitin 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).

ROSAT putosi Bengalinlahteen

Käytöstä poistettu saksalainen ROSAT -tähtitiedesatelliitti alkoi menettää ratakorkeuttaan voimakkaasti vuonna 2011. Satelliitissa ei ollut enää polttoainetta ratakorjausten tekemiseksi, joten ainoana vaihtoehtona oli odotettavissa kookkaan satelliitin hallitsematon paluu Maahan.

Satelliitin massa oli 2400 kg. Se oli kooltaan hieman pienempi kuin samana vuonna tuhoutunut UARS. Mutta erinomaisen lämmönkestävyyden ansiosta satelliitista arvioitiin selviytyvän kymmeniä kappaleita maanpinnalle, jopa 1700 kg:n painosta. ROSAT tuhoutui lopulta ilmakehässä lokakuun 23. päivänä varhain aamulla Suomen aikaa. Tarkka putoamispaikka sijaitsee Bengalinlahdessa. Satelliitin kappaleista ei aiheutunut vahinkoa asutukselle.

Sojuz-raketti säkenöi taivaalla Keski-Euroopassa

Joulukuun 21. päivänä vuonna 2011 laukaistun Sojuz-raketin jäännökset tuhoutuivat ilmakehässä kolmea päivää myöhemmin. Ensimmäiset havainnot voimakkaasti kirkkauttaan vaihtelevasta kantoraketin jäännöksestä (ID 38036) tehtiin klo 17.37 Uudessa Seelannissa. Tuolloin kohteen kirkkaus nousi hetkellisesti -1 suuruusluokkaan.

Seuraavat havainnot tehtiin kello 18.23 Ranskassa, jolloin taivaalla nähtiin voimakkaasti kipinöivä kohde. Hollannin horisontissa kohde näkyi useampana palasena. Satoihin palasiin hajonnut kohde loisti taivaalla pilvien välistä Saksan Heidelbergissä kello 18.26.

Venäjän Mars-luotain putosikin Maahan

Epäonninen Phobos-Grunt -luotain oli tarkoitus ohjata kohti Mars-planeetta pian laukaisunsa jälkeen marraskuun 8. päivänä vuonna 2011. Radioyhteys luotaimeen kuitenkin katkesi eikä Phobos-Grunt -luotainta päästy ohjaamaan Maan kiertoradalta kohti Marsia.

Phobos-Grunt oli varsin kookas luotain, sillä sen kokonaismassa oli polttoaineineen 13 500 kg. Koska luotaimeen ei saatu enää yhteyttä, edessä oli hallitsematon paluu ilmakehään. Luotaimen rataa ei voitu muokata, joten koko rakennelma putoaisi jonnekin maapallolle.

Luotaimen paluun odotus alkoi pian joulukuussa 2011. Tuhoutuminen tapahtui tammikuun 15. päivän iltana vuonna 2012 kello 20.00 Suomen aikaa, jolloin Phobos-Grunt tuhoutui Tyynen Valtameren yläpuolella lähellä Chilen rannikkoa.

GOCE -satelliitin tuho

Euroopan avaruusjärjestön GOCE -satelliitti (the Gravity Field and Steady-State Ocean Explorer) tuhoutui ilmakehässä varhain marraskuun 11. päivänä vuonna 2013.

GOCE laukaistiin avaruuteen maaliskuun 17. päivänä vuonna 2009. Sen päätehtäviin kuului Maan painovoimakentän mittaukset, joita se on tehnyt erityisen tarkasti. Ensimmäiset kolme vuotta GOCE:n ratakorkeus oli noin 255 km. Viimeisenä vuotenaan sen rataa laskettiin hieman tarkempien mittaustulosten saavuttamiseksi. Lokakuun 21. päivänä vuonna 2013 GOCE-satelliitin polttoaine loppui ja se alkoi menettämään korkeuttaan nopeasti.

Satelliitin massa ilman polttoainetta oli 1002 kg ja kokoa satelliitilla oli 1x 5,3 metriä. Muodoltaan se oli pitkulainen, kahdeksankulmainen. GOCE -satelliitin polaarisen Maan napa-alueet ylittävän radan ansiosta sen kappaleita olisi saattanut päätyä myös Suomen maaperälle, joskin hyvin pienellä todennäköisyydellä. Satelliitista arveltiin selviytyvän maanpinnalle romua noin 200 kg:n edestä.

Satelliitin tuhoutumista odotettiin marraskuun 10. päivän iltana, kun GOCE menetti yhä kiihtyvällä vauhdilla korkeuttaan ja myös kuumeni samanaikaisesti. Lopullinen tuhoutuminen tapahtui tiettävästi kello 2.16 Suomen aikaa Falklandien saarten läheisyydessä eteläisellä Atlantilla marraskuun 11. päivänä 2013. GOCE -satelliitista ei tiettävästi pudonnut kappaleita mantereelle vaan satelliitin jäännökset putosivat mereen.

Bill Chater Falklandin saarilla onnistui näkemään palan GOCE -satelliitin paluuta. Taivaalla oli näkynyt tähdenlentomainen ilmiö, joka jätti jälkeensä paksun vanan. Lue BBC Newsin uutisjuttu aiheesta.

Romua espanjalaiskylissä

Marraskuussa 2015 useista espanjalaiskylistä löydettiin melko kookkaita avaruusromun kappaleita. Ensimmäinen havainto tehtiin marraskuun 3. päivänä vuonna 2015 Los Llanos del Cagitánissa Murciassa, josta löytyi 65 cm:n kokoinen ja noin 20 kg:n painoinen kappale pellolta. Muutamaa päivää myöhemmin löydettiin kolmimetrinen ja noin 20 kg:n painoinen kappale Pozorrubio de Santiagon lähettyviltä. Lisää havaintoja tehtiin ainakin kolmessa muussa kylässä samalla alueella.

Löytöjen aikoihin taivaalla nähtiin myös tulipalloja. Varhain marraskuun 3. päivän aamuna Calasparran lähettyvillä havaittiin 7-8 tulipalloa taivaalla. Myös Almeriassa nähtiin taivaalla hyvin pitkäkestoinen tulipallo, joka hajosi osiin ja oli näkyvissä 30 sekunnin ajan.

Kappaleet ja valoilmiöt liittyivät kantoraketin jäännösten paluuseen ilmakehässä. Ne liittyivät laukaisuun, joka tehtiin Yhdysvaltain Vandenbergin avaruuskeskuksesta marraskuun 13. päivänä vuonna 2008. Tuolloin avaruuteen laukaistiin Atlas-raketin mukana NROL-28 -satelliitti. Lue Ted Molczanin tarkempi yhteenveto aiheesta.

Otsakkeen kuvat: Nasa, ESA, N. Smith (Kalifornian yliopisto, Berkeley), ja The Hubble Heritage Team (STScI/AURA)