Nasan 1 500-kiloinen Swift-avaruusteleskooppi syöksyy Maahan hallitsemattomasti

Nasan Swift-avaruusteleskooppi putoaa Maan ilmakehään hallitsemattomasti lähipäivinä, vahvistavat avaruusalan asiantuntijat. Noin 1 500 kilogramman painoinen tutkimuslaite syöksyy tuhoutumaan sen jälkeen, kun kaupallinen robottipelastusoperaatio epäonnistui nostamaan satelliittia turvallisemmalle, korkeammalle kiertoradalle.

Viralliselta nimeltään Neil Gehrels Swift -niminen observatorio laukaistiin avaruuteen marraskuussa 2004. Kahdenkymmenen vuoden ajan se kartoitti maailmankaikkeuden rajuimpia ilmiöitä, erityisesti gammapurkauksia, käyttäen kolmea eri havaintolaitetta: Burst Alert -teleskooppia (BAT), röntgenteleskooppia (XRT) sekä ultravioletti- ja optista kaukoputkea (UVOT).

Lokakuun 20. päivänä Nasan mittaukset osoittivat aluksen kiertoradan vajonneen 275 kilometrin korkeuteen, missä yläilmakehän aiheuttama kitka kävi liian suureksi. Pennsylvanian osavaltionyliopiston lennonjohto asetti havaintolaitteen vikatilaan ja lähetti sille lopulliset sammutuskomennot, jotka päättivät historiallisen tehtävän ennen vääjäämätöntä tulista syöksyä.

Neil Gehrels Swift -avaruusobservatorio Maan kiertoradalla.

Mihin teleskoopin jäänteet putoavat?

Tarkkaa putoamispaikkaa tai -minuuttia ei voida etukäteen määrittää, sillä yläilmakehän tiheysvaihtelut vaikuttavat ratkaisevasti aluksen viimeisiin kierroksiin. Kiertoradan muoto kuitenkin rajaa maantieteellisen riskialueen tarkasti.

Brittiläisen tarkkuuskomponenttien valmistajan Accu Componentsin laatuinsinööri Dean Sladen muistuttaa, että Swiftin ratakaltevuus rajoittuu kapealle vyöhykkeelle. Teleskoopin lentorata kulkee ainoastaan alueella, joka ulottuu enintään 21 asteen päähän päiväntasaajasta kumpaankin suuntaan.

Kyseinen leveyspiirien välinen kaistale koostuu valtaosin valtameristä. Rata leikkaa kuitenkin myös asuttuja maa-alueita Afrikassa, Etelä- ja Kaakkois-Aasiassa sekä Latinalaisessa Amerikassa, minkä vuoksi tutkijat seuraavat tilannetta herkeämättä.

Pohjois-Eurooppa ja Suomi sijaitsevat huomattavasti tämän vyöhykkeen pohjoispuolella, joten suoraa vaaraa pohjoisille leveysasteille ei koidu. Mutta millainen prosessi aluksen fyysinen hajoaminen taivaalla oikeastaan on?

Mitä ilmakehään paluussa tapahtuu sekunti sekunnilta?

Kun satelliitti alkaa vajota ilmakehän tiheämpiin kerroksiin, ilmanvastus muuttaa valtavan liike-energian äärimmäiseksi kuumuudeksi. Pääosa tuhoutumisesta etenee vain muutamien kriittisten minuuttien kuluessa.

”Kun Swift putoaa noin 120 kilometriin, loppu tulee yleensä muutamassa minuutissa. Sen edessä oleva ilma kuumenee niin paljon, että satelliitti alkaa hehkua. Aurinkopaneelit ja antennit repeytyvät yleensä ensimmäisinä irti, ja noin 78 kilometrin korkeudessa päärunko hajoaa.”

— Dean Sladen, laatuinsinööri, Accu Components

Noin 78 kilometrin korkeudessa tapahtuva hajoaminen vastaa noin kahdeksankertaista matkustajalentokoneen lentokorkeutta. Siinä vaiheessa suurin osa aluksen perusrakenteista sulaa ja höyrystyy olemattomiin.

Kaikki materiaalit eivät kuitenkaan tuhoudu samalla tavalla, mikä nostaa esiin kysymyksen mahdollisista pintaan asti selviävistä metallikappaleista.

Tekninen kaavio Swift-avaruusteleskoopin rakenteesta neljästä eri suunnasta.

Mitkä osat voivat selvitä maanpinnalle asti?

Suurin osa satelliitin rungosta koostuu alumiinista, kaapeleista ja elektroniikasta. Nämä komponentit sulavat jo ilmakehään syöksyn varhaisessa vaiheessa.

Kestävät metallit ja optiikan osat

Maanpinnalle tai mereen asti selviävät kappaleet ovat tyypillisesti erittäin tiheitä ja lämmönkestäviä. Tällaisia osia valmistetaan titaanista, teräksestä ja paksusta lasista.

Sladenin arvion mukaan todennäköisimpiä selviytyjiä ovat teleskoopin kuusi raskasta reaktiopyörää, joita käytettiin aluksen kääntämiseen ja suuntaamiseen avaruudessa. Myös kaukoputkien kestävimmät peilit ja linssit saattavat kestää kuumuuden osittain.

Sen sijaan havaintolaitteistoon kuulunut noin 52 000 pienen lyijytiilen muodostama säteilysuoja sulaa lähes varmasti. Lopputuloksena Maahan arvioidaan päätyvän vain kourallinen nokeutuneita ja vääntyneitä fragmentteja, joita ei voi enää tunnistaa kaukoputkeksi.

Vaikka yksittäisiä kappaleita saattaa päätyä pintaan saakka, kuinka suuresta vaarasta ihmisille oikeastaan puhutaan?

Kuinka suuri riski hallitsematon putoaminen on?

Nasan omien turvallisuusmääräysten mukaan ilmakehään palaavan avaruusromun aiheuttama henkilövahingon riski ei saa ylittää suhdelukua 1:10 000. Swiftin kohdalla tarkkaa virallista riskiraporttia ei ole toistaiseksi julkaistu julkisuuteen, mutta asiantuntijat pitävät henkilövahinkoa äärimmäisen epätodennäköisenä.

”Swiftin kohdalla on valitettavaa, ettei sitä siirretty korkeammalle radalle, mutta ilmakehään paluun vaaran näkökulmasta se on pieni osa takaisin tulevasta aineksesta. Olen huomattavasti enemmän huolissani siitä nopeudesta, jolla massiivisia kohteita hylätään yli 644 kilometrin korkeuteen.”

— Darren McKnight, johtava tekninen asiantuntija, LeoLabs

Avaruusliikennettä tarkkailevan LeoLabsin asiantuntijat arvioivat, että kaukoputki palaa riittävän tarkasti poroksi. Yksittäisten osien putoaminen asutuille seuduille on tilastollisesti hyvin harvinaista.

Teknikot valmistelemassa Swift-avaruusobservatoriota puhdastilassa ennen sen toimittamista laukaisualustalle.

Matalan kiertoradan ruuhkautuminen pakottaa alan muutokseen

Swift-satelliitin kohtalo heijastaa laajempaa murrosta avaruusalalla. Matalalla Maan kiertoradalla operoivien satelliittiparvien ja nopeiden teknologiapäivitysten vuoksi ilmakehään palaa nykyään kymmenen kertaa enemmän kappaleita vuodessa kuin vielä viisi vuotta sitten.

Tämän vuoksi satelliittien suunnittelussa hyödynnetään yhä useammin niin kutsuttua hallitun tuhoutumisen periaatetta (design for demise). Alan käytännöt edellyttävät nykyään tiukkoja toimia:

• Riittävän polttoainemäärän varaaminen aluksen ohjaamiseksi asumattomille merialueille elinkaaren päätteeksi.
• Satelliittirunkojen rakentaminen helposti sulavista seoksista, jotta kappaleet höyrystyvät kokonaan ilmakehässä.
• Ihmisvahinkoriskin rajaaminen tiukasti alle 1:10 000 -tason kansainvälisten normien mukaisesti.
• Aktiivisten poistojärjestelmien kehittäminen kiertoradalle hylätyn suuren avaruusromun varalta.

Swift edustaa vielä vanhempaa sukupolvea, jolla ei ollut mahdollisuutta ohjattuun loppusyöksyyn. Sen tuhoutuminen muistuttaa konkreettisesti siitä, miten tärkeää kiertoradan kestävä käyttö on tulevien satelliittisukupolvien kohdalla.

💡 Swift-avaruusteleskooppi teki mittavan 20 vuoden tieteellisen uran syvän avaruuden tutkimuksessa ennen kiertoradan väistämätöntä pettämistä.

📌 Putoamisvyöhyke rajoittuu kapealle päiväntasaajan kaistaleelle, ja todennäköisyys kappaleiden osumiselle maalle on valtamerten suuren pinta-alan vuoksi vähäinen.

👇 Mitä ajatuksia matalan kiertoradan kiihtyvä ruuhkautuminen ja hallitsemattomat syöksyt herättävät? Jaa näkemyksesi aiheesta alla olevassa kommenttikentässä.