lauantai 16. huhtikuuta 2016

KUHINAA KIERTORADALLA

Pimeiden öiden päättyminen vaikuttaa myös tämän blogin päivitystiheyteen ja aihepiireihin, kun syvän taivaan kuvat galakseineen ja muine kohteineen jäävät kesätauolle. Työkiireiden vuoksi seuraava kirjoitus ilmestynee vasta aivan kuun lopussa, jolloin asiaa on hieman harvinaisemmasta ilmiöstä, Merkuriuksen ylikulusta, joka tapahtuu 9. toukokuuta. Tällä kertaa aiheena on kuitenkin planeettamme oma kiertorata, jossa nykyään liikkuu rojua niin paljon, että ahdasta alkaa olemaan.

Kaikki, jotka taivaalle ovat joskus tarkemmin katsoneet, ovat takuulla huomanneet siellä liikkuvia kirkkaahkoja valoja, jotka hitaasti lipuvat taivaankannen ylitse, joskus jopa useampi kerrallaan. Useimmat näistä ovat satelliitteja, jotka näkyvät meille auringonvalon heijastuessa niiden pinnasta. Vaikka satelliitteja lähetetäänkin Maan kiertoradalle pääasiassa hyötykäyttöön, on niistä alkanut aiheutua jo murheitakin. Osassa Maan kiertorataa alkaa nimittäin olemaan jo suorastaan ruuhkaa. Maata kiertää tällä hetkellä lähes 20 000 suurehkoa kappaletta, jotka ovat joko satelliitteja tai niiden jäännöksiä tai kantorakettien palasia. Pienempiä palasia ja muuta avaruusromua, jotka voivat myös aiheuttaa vahinkoja muille satelliiteille, on jo lähes miljoona kappaletta. Aivan mikroskooppisen pientä tavaraa on kiertoradalla vieläkin enemmän. Vakavampien murheiden lisäksi satelliitit ovat harmillisia myös tällaiselle tavalliselle tähtikuvaajalle. Taivaan valokuvaaja voi olla varsin tyytyväinen, jos parin tunnin aikana vain yksi kuva saa mukaansa poikkeuksellisen valoviirun ohikiitävän satelliitin vuoksi. Toisaalta taivaalta löytyy myös muutamia mielenkiintoisia satelliitteja kuten kansainvälinen avaruusasema ISS tai yön pimeydessä välähtävä Iridium.

Toimivien satelliittien täyttämää avaruutta voi tutkia oheisen linkin mukaisen 3D simulaattorin kautta.


Himmeä satelliitti jättää viirun komeetatn viereen kesken kuvauksen. Kevola, Paimio, 22.8.2014.

Iridium-satelliitti välähtää yötaivaalla. Kuninkoja, Turku, 16.8.2015.
Satelliittien tarinan alusta tulee ensi vuonna kuluneeksi 60 vuotta, mutta ajatuksena jonkinlaisen kappaleen lähettäminen Maan kiertoradalle on huomattavasti vanhempi. Jo kiinalaiset kehittivät erilaisia ruutiraketteja useita satoja vuosia sitten ja heidän tarinoissaan on kuvattu jopa yritys lähettää ihminen avaruuteen raketin avulla. Länsimaisessa kirjallisuudessa avaruusmatkailua on kuvattu 1650-luvulta alkaen, kun tieteellinen vallankumous paljasti hiljalleen Maan ja avaruuden todellisen suhteen ja poistuminen Maan pinnalta tuli ajatuksena mahdolliseksi. Vakavasti otettavia ajatuksia satelliiteista on esiintynyt 1900-luvun alusta alkaen, jolloin venäläinen Konstantin Tsiolkovski kirjoitti aiheesta ensimmäisen tieteellisen julkaisun kiertoradalle siirtymisesetä tarvittavine ratanopeuslaskelmineen ja ajoaineineen. Toisen maailmansodan jälkeen alkoi Neuvostoliiton ja Yhdysvaltojen välinen kilpavarustelu ensimmäisen satelliitin lähettämisestä avaruuteen. Kuten tiedämme, taisto päättyi Neuvostoliiton laukaiseman Sputnik 1 luotaimen lähettämiseen 4. lokakuuta vuonna 1957. Yhdysvallat puolestaan laukaisi ensimmäisen luotaimensa, Explorer 1, avaruuteen muutamaa kuukautta myöhemmin eli 31. tammikuuta vuonna 1958. Ensimmäinen miehitetty avaruuslento tapahtui puolestaan 12. huhtikuuta vuonna 1961, kun neuvostoliittolainen Juri Gagarin kiersi Maan avaruuskapselissa. Yhdysvallat oli jälleen muutaman kuukauden perässä ja onnistui lähettämään astronautti Alan Shepardin avaruuteen 5. toukokuuta Mercury 3 lennolla. Näistä tapahtumista alkoi nykyaikainen avaruusaikakausi, jonka seurauksena satellitteja on laukaistu Maan kiertoradalle jo yli seitsemän tuhatta. Näistä toimintakuntoisia satelliitteja on nykyään lähes tuhat. Myös miehitetyt lennot ovat osa nykyistä arkea.

Nasan rakentama jäljitelmä ensimmäisestä avaruusluotaimesta Sputnik I:stä.
Image credit: NASA

Satelliitteja on laukaistu avaruuteen moniin tarkoituksiin. Nykyään yleisimmät satelliitit ovat erilaisia tietoliikennesatelliitteja, jotka palvelvat muun muassa matkapuhelinliikennettä tai vaikkapa televisio-ohjelmia. Yleisiä ovat myös suurimpien valtioiden sotilaalliset tiedustelusatelliitit, joiden toiminnan periaatteita ja yksityiskohtia ei yleensä julkaista strategisista syistä. Yleensä niitä käytetään tiedustelutarkoituksiin ja kartoituksiin muiden valtioiden tukikohdista ja joukkojen sijainneista. Myös siviilipuolella käytetään runsaasti erilaisia kaukokartoitussatelliitteja, joiden tarkoitus on kartoittaa on Maan pintaa erilaisten teemojen pohjalta. Sääsatelliitit puolestaan seuraavat esimerkiksi matalapaineiden kehitystä ja ne auttavat omalta osaltaan sääennusteiden laatimisessa.
Satelliittien kiertoradat voivat poiketa toisistaan hyvinkin paljon. Lähimmät kiertoradat saattavat olla vain hieman yli sadan kilometrin korkeudella, kun toiset puolestaan kiertävät Maata jopa 36 000 kilometrin korkeudella. Maan kiertoradalta poistuvia satellitteja kutsutaan avaruusluotaimiksi (näistä lisää toisella kertaa). Myös liikeradat Maan suhteen vaihtelevat. Osa liikkuu nopeasti ja kiertää Maan parissa tunnissa, mutta toiset taas pysyvät paikallaan Maan suhteen. Tälllaisia satelliitteja kutsutaan geostationaarisiksi satelliiteiksi.

AVARUUSASEMA ISS

Kansainvälinen avaruusasema ISS on Maata kiertävä miehitetty avaruusasema. Asemalla on ollut vähintään kahden hengen miehistö marraskuusta 2000 alkaen ja sitä on tarkoitus pitää käytössä johonkin saakka 2020-luvulle. ISS toimii useiden maiden avaruushallintojen yhteishankkeena ja on yksi suurimmista lähiavaruuden projekteista kautta historian. Aseman ensimmäinen osa saatiin kiertoradalle vuonna 1998 ja aseman piti valmistua kokonaisuudessaan vuonna 2010, mutta laajentaminen on osoittautunut varsin haasteelliseksi erityisesti taloudellisista syistä. ISS koostuu useista eri moduleista, jotka ovat kiinni toisissaan. Asumisen kannalta tärkeimmät ovat paineistetut asuinmodulit, joita on käytössä noin 10 kappaletta. Avaruusasema ISS toimii pääasiassa tieteellisenä tutkimusasemana, jossa tutkimuksen pääpaino on suureksi osaksi ollut biologisessa tutkimuksessa erilaisessa painovoimaolosuhteissa.
Noin 360 kilometrin etäisyydellä kulkeva ISS näkyy toisinaan myös Suomessa. Sen rata on kuitenkin sellainen, että parhaimmillaankin se nousee Etelä-Suomessa vain noin 20 asteen korkeudelle horisontista. Aseman kirkkaus nousee parhaimmillaan yli 0 magnitudin, joten se näkyy helposti kirkkaimpien tähtien veroisena liikkuvana pisteenä. Kooltaan se on periaatteessa niin suuri, että siitä voisi kaukoputkella näkyä jopa yksityiskohtia. Ongelmana on kuitenkin sen nopea liike, jolloin se ei pysy riittävän pitkään kaukoputken näkökentässä. Avaruusasema ISSn havaitsemiseen kannattaa käyttää Heavens aboven sivustoa, josta voi tarkistaa sen näkymisen Suomenkin taivaalla.


Kansainvälinen avaruusasema ISS kulkee eteläisessä horisontissa iltahämärässä. Kevola, Paimio, 12.8.2015.

Toinen mielenkiintoinen satelliittiryhmä katseltavaksi ovat Iridium-satelliitit. Ne ovat tietoliikennesatelliitteja, jotka kiertävät maata noin 780 kilometrin korkeudella. Niiden tehtävänä on lähinnä matkapuhelinliikenteen välittäminen. Nykyään järjestelmään kuuluu 66 satelliittia, joiden lisäksi ryhmään kuuluu joukko varasatelliitteja. Satelliitit kiertävät Maata erilaisilla ratatasoilla, jotta niiden palvelut olisivat käytettävissä kaikkialla maapallolla. Satelliitit ovat melko pieniä, vain joidenkin metrien läpimittaisia, mutta niiden kiinnostavin ominaispiirre ovat kolme suurta peilimäistä tietoliikenneantennia, jotka aiheuttavat kirkkaita välähdyksiä Maan pinnalle. Välähdykset voivat olla kirkkaudeltaan jopa – 8 magnitudia eli selvästi kirkkaampia kuin esimerkiksi kirkkain planeetta Venus. Pimeässä tapahtuva yllättävä välähdys onkin todennäköisesti hämmentänyt monia satelliiteista tietämättömiä. Koska satelliitteja on useita, tapahtuu myös Suomen taivaalla lähes joka yö kirkkaita välähdyksiä. Normaalisti Iridium-satelliitti ei näy paljain silmin. Iridiumin välähdyksen kesto on yleensä noin minuutin, johon kuuluu kirkastumisvaihe, maksimi ja hiipuminen. Kirkastuminen on aluksi hidasta ja voimistuu lähellä maksimia, joka kestää muutamia sekunteja. Tämän jälkeen satelliitti himmenee jälleen hitaasti ennen katoamistaan. Myös Iridiumin välähdyksien aikataulut löytyvät Heavens aboven sivuilta (ks. linkki edellisessä kappaleessa).


Iridium-satelliitti kirkastuu kotipihan omenapuun päällä loppukesän yönä Turussa. Kuninkoja, Turku, 17.8.2014.

Lopuksi aiheeseen kuulumaton ja todennäköisesti kevään viimeinen syvän taivaan kuva pallomaisesta tähtijoukosta Messier 3 Ajokoirien tähdistössä.

Pallomainen tähtijoukko Messier 3 sisältää jopa 500 000 tähteä. Kevola, Paimio, 13.4.2016.

Kuvat, ellei kuvan yhteydessä toisin mainita: © Jani Laasanen
 

Ei kommentteja:

Lähetä kommentti