Avaruusromu - avaruusympäristöongelma. Jussi Markkanen EISCAT

Koko: px

Aloita esitys sivulta:

Download "Avaruusromu - avaruusympäristöongelma. Jussi Markkanen EISCAT"

Aino Alanen
8 vuotta sitten
Katselukertoja:

1 Avaruusromu - avaruusympäristöongelma Jussi Markkanen EISCAT SGO

2 Avaruusaika oli kestänyt 50 v. Ongelma Mikä menee ylös, ei tule takaisin alas (ainakaan riittävän pian) Tähän mennessä n laukaisua kiertoradalle (viime vuosina n. 60/vuosi), joiden seurauksena kiertoradalle n luettelokokoista (>10 cm) kappaletta, Sputnik Baikonur, joista n. 2/3 on tähän mennessä pala(n)nut ilmakehään. 2

4600 laukaisua kiertoradalle (viime vuosina n. 60/vuosi), joiden seurauksena kiertoradalle n.

3 Avaruusromu eli (kierto-)rataromu Avaruusromu Kiertoradalla oleva aines, joka ei enää ole hyötykäytössä. n luettokokoista kappaletta, joista n. 600 hyötykäytössä. Dec Dec

4 Maailmanlaajuinen ympäristöongelma GOOGLE, englanninkielinen haku: Ydinjäte Avaruusromu Otsoniaukko Vaivaiset 50 vuotta sitten [ylhäällä] oli vain koskematon, pikimusta avaruus, mutta nyt siellä on sotkuisempaa kuin opiskelijakämpässä. Chris Kemp, CityBeat, Jun

7 10 6 Vaivaiset 50 vuotta sitten [ylhäällä] oli vain koskematon,

5 Romu sapettaa monia :-( 5

6 Luettelokaman tyypit ja määrän kasvu Lukumäärä Vuosi Yhteismäärä Satelliitit Kokonaismassa n tonnia. Hajoamissirpaleet (elävät ja kuolleet) Kantoraketit Toimintaan liittyvä lähde: NASA ODQN Huhtik räjähdykset (5-6 / v.) (törmäykset) 6

7 50-vuotispäivänä kisaa johtaa... Ylös mennyttä, vaan ei alas tullutta Lähde:NASA:n ODQN, Lokakuu Sputnik

Lähde:NASA:n ODQN, Lokakuu 2007 http://www.

8 Pikkuromu: alumiinipöly ja -kuona (kiinteää polttoainetta käyttävistä rakettimoottoreista) Jan 16,

9 Pikkuromu: maalihituset, piirilevyjen palaset,... Avaruussukkulan ikkuna Avaruussukkulan rahtitilan luukku 4 mm 2.7 mm Syyllinen: maalihitunen (< 2 mm) Syyllinen: Lasikuitujyvänen, 1.2 mm, 2 mg, nopeus 4 km/s. Lähde: NASA ODQN, Heinäk

10 Luettelokohteiden (>10 cm) määrä eri korkeuksilla MATALATradat (LEO) GPS yms. as on Aug 21st, 1997 GEO - rengas Lähde: YK, 1999 Number / km 3 Määrä / km 3 LEO-alue Ratakorkeus Altitude (km) / km Havaintoja /t. / 25 km <N> / hour / 25 km bin EISCAT, Huippuvuorten tutka, Heinäk kohteet > 3-4 cm Altitude (km) Ratakorkeus (km) 10

Ratakorkeus Altitude (km) / km Havaintoja /t.

11 Romuhitusia on aika harvassa... ESA:n avaruusromumallin MASTER 2001 mukaan yli 1 cm:n kokoisia romukappaleita, joita mallissa on kaikkiaan on n kpl, on eniten 800 km:n korkeudessa, mutta sielläkin vähemmän kuin yksi miljoonaa kuutiokilometriä kohti. Millimetriluokan hiukkasia on n kertaa tiheämmässä. Ennustettu romuosumien välinen aika pallolle, jonka halkaisija on 3.5 m Vaarallisin kokoluokka Ratakorkeus 1 mm - 1 cm 1 cm - 10 cm > 10 cm v v v v v v v v v. Lähde: YK,

Millimetriluokan hiukkasia on n. 1000 kertaa tiheämmässä. Ennustettu romuosumien välinen aika pallolle, jonka halkaisija on 3.

12 mutta: romuhitu liike-energia-ase 7 km/s 70 km/h Isolla hitusella (vrt. LOSAT) on hyvin paljon energiaa 4g + 10 km/s = 50 kcal Tuhoamiskyky: iskuaalto räjäyttää tuusannuusaksi 5 kg:n kohteen. 12

13 Kriittinen mittausongelma Keskisuuri romu vaarallista satelliiteille, Pienet ( < 1 cm) mutta vaikea mitata hituset voidaan mitata paikan päällä tilastollisesti törmäysjälkien perusteella Suuret (> 10 cm) kappaleet voidaan mitata ohjusvalvontatutkilla EISCAT-tutkat ovat ainoat tutkat Euroopassa, jotka voivat mitata keskisuurta romua rutiininomaisesti. 13

perusteella Suuret (> 10 cm) kappaleet voidaan mitata ohjusvalvontatutkilla

14 Polaarivuoden avaruusromumittausta EISCAT:in Huippuvuorten tutkalla (ESR) voi seurata internetissä Mittauskampanja alkoi ja jatkunee maaliskuulle Tutkimusaiheena mm. FY1C-romurenkaan hajaantuminen. 14

fi/~jussi/spade/ipy/ Mittauskampanja alkoi 11. 3.

15 Kiinan satelliitintorjuntakoe (ASAT) tammik :26 UT Kiina tuhosi maasta laukaistulla Dong Feng ohjuksella vanhan, n. tonnin painaneen FengYun 1C- sääsatelliittinsa 863 km:n korkeudessa. Seurauksena oli avaruusajan toistaiseksi vakavin avaruusympäristökatastrofi, n uutta luettelosirpaletta (ja ehkä cm-luokan sirua) vilkasliikenteiselle kiertorata-alueelle Luettelokokoisten hajoamissirpaleiden lukumäärän kehitys. FY 1C Number of fragments Lukumäärä Lähde: NASA:n ODQN, Heinäkuun 2007 numero Vuosi Year 15

2300 uutta luettelosirpaletta (ja ehkä 40 000-50 000 cm-luokan sirua) vilkasliikenteiselle kiertorata-alueelle.

16 Avaruusromunäkymä Huippuvuorilla maalisk (Kohteiden ratakorkeus ja Doppler-nopeus kolmen vuorokauden aikana) Doppler-nopeus (km s -1 ) Doppler velocity (km s 1 ) Ratakorkeus (km) Altitude (km) /18 03/19 03/20 03/21 18 Mar 20 Mar 2006 Aika (UT) Havaintoja tunnissa N / hour Σ = 1730 ave = /18 03/19 03/20 03/21 16

17 Avaruusromunäkymä Huippuvuorilla kesäk (Kohteiden ratakorkeus ja Doppler-nopeus kolmen vuorokauden aikana) Doppler-nopeus (km s -1 ) Doppler velocity (km s 1 ) Ratakorkeus (km) Altitude (km) /04 06/05 06/06 06/07 04 Jun 06 Jun 2007 Aika (UT) Havaintoja tunnissa N / hour Σ = 2115 ave = /04 06/05 06/06 06/07 17

18 EISCAT-mittausgeometria Huippuvuorilla v r ɛ r h v Doppler velocity (km s 1 ) Altitude (km) /04 06/05 06/06 06/07 04 Jun 06 Jun

19 Romupilven leviäminen (mallilasku) Pallosymmetrinen hajoaminen 800 km:n korkeudessa radalla, jonka kaltevuus on Spherically symmetric breakup on an 800 km, inclination 98.7 orbit. Source: H. Klinkrad, Space debris, Kirjasta Models H.Klinkrad, and Risk Analysis, p. 72. Space debris, Models and Risk Analysis, s. 72, Springer, (Vrt. FY 860 km, ) 1:n ratakierroksen jälkeen 20:n kierroksen jälkeen after 1 orbit after 20 orbits 12:00 6:00 3 kk:n jälkeen 4:n vuoden jälkeen after 3 months after 4 years 19

Klinkrad, and Risk Analysis, p. 72. Space debris, Models and Risk Analysis, s. 72, Springer, 2006. (Vrt. FY 860 km, 98.

20 FY 1C romurengas Suunta aurinkoon :00 UT :00 UT Kuva: H. Krag, ESA Kuva: H. Krag, ESA Doppler nopeus (km s 1 ) Ratakorkeus (km) :00 06:00 12:00 18:00 00: Tapahtumia tunnissa :00 06:00 12:00 18:00 00:

21 FY 1C romurengas Suunta aurinkoon :00 UT :00 UT Kuva: H. Krag, ESA Kuva: H. Krag, ESA Doppler nopeus (km s 1 ) Ratakorkeus (km) :00 06:00 12:00 18:00 00: Tapahtumia tunnissa :00 06:00 12:00 18:00 00:

22 Kokousesitelmä lokakuussa 2007 Detection of Small-Size Space Debris with the FGAN and EISCAT Radars 7 th US-Russian Space Surveillance Conference, Holger Krag 1, Heiner Klinkrad 1, Rüdiger Jehn 1, Jussi Markkanen 2 and Ludger Leushacke 3 1 ESA Space Debris Office, 2 EISCAT Scientific Association, 3 FGAN-FHR Johtopäätös From first rough calibration the extend of this ASAT event can be characterised as follows (at epoch August 23 rd, 2007): # of objects > 1m: 14 (according to SSR) # of objects > 10cm: 1,862 (according to SSR) # of objects > 1cm: 55,000 (according to EISCAT/PROOF) # of objects > 1mm: 2,700,000 (according to MASTER/NBU) This fragmentation event is the most severe that ever occurred 22

23 FY1C-rengas levenee ja harvenee, mutta alas romu tulee verkalleen Vähennys (% alkuperäisestä määrästä) Percent of Total FY1C romun ennustettu (1933 pieces) väheneminen Lifetime Plot of FENGYUN 1C Debris Aika (vuosia) Years from 2007 July 9 Lähde: Source: CelesTrak/CSSI ( 23

24 Lisälukemista Ks. linkit avaruusromusivullani osoitteessa Paras tietämäni yliopistotason kirja on ESA:n avaruusromuasiantuntijan Heiner Klinkradin tuore, varsin kattava teos Space Debris: Models and Risk Analysis (Springer Praxis Books, 2006) 24

Samankaltaiset tiedostot

Metsähovin satelliitilaser lähiavaruuden kohteiden karakterisoinnissa

Metsähovin satelliitilaser lähiavaruuden kohteiden karakterisoinnissa Olli Wilkman, Arttu Raja-Halli, Niko Kareinen, Jouni Peltoniemi, Jenni Virtanen Paikkatietokeskus FGI Maanmittauslaitos 81 704 Metsähovin