ROSAT - deorbitacja

kwiku · 26 Września 2011

ROSAT - deorbitacja

W związku z gorącym tematem sprzed ostatniego tygodnia jakim była deorbitacja niedziałającego satelity UARS. Pokusiłem się o utworzenie tematu związanego z najbliższą deorbitacją niedziałającego niemieckiego teleskopu ROSAT. W najbliższej przyszłości może również dojść do niekontrolowanego wejścia w atmosferę satelity badawczego ROSAT, będącego starym, niemieckim teleskopem funkcjonującym w paśmie rentgenowskim. Choć lżejszy od satelity UARS (ROSAT waży około 2.4 tony), satelita jest bardziej zwarty (detektory satelity musiały być osłonięte od przypadkowego promieniowania rentgenowskiego), przez co szacuje się, że aż około 1600 kilogramów tej masy przetrwa przejście przez atmosferę i prawdopodobnie dotrze do Ziemi w postaci mniej więcej 30 fragmentów, przy czym największy z nich może posiadać masę nawet około 400 kilogramów. Miejsce spadku i dokładny termin pozostają nieznane, choć szacuje się, że będzie to listopad bieżącego roku. Satelita znajduje się na orbicie o parametrach 274 na 298 kilometrów (pierwotnie umieszczony na orbicie 580km). Jego inklinacja jest na tyle wysoka, że orbita przechodzi także nad terytorium Polski. Prawdopodobieństwo, że spadnie na ląd jest większe niż poprzednika i wynosi 1:2000 (UARS 1:3200).

Na początku warto wspomnieć czym jest i jak działał Röntgensatellit (ROSAT z ang. ROentgen SATellite), był sztucznym satelitą zbudowanym specjalnie do badań promieniowania rentgenowskiego. Został wystrzelony 1 czerwca 1990 roku. Satelita działał na orbicie okołoziemskiej odległej o 580 km od Ziemi do 12 lutego 1999. Dzięki udanym badaniom odkryto i skatalogowano kilkanaście tysięcy źródeł promieniowania rengenowskiego. Satelita dokonał przeglądu całego nieba na falach X oraz przeprowadził badania struktury rentgenowskiego promieniowania tła.

Satelitę ROSAT wyniosła rakieta nośna Delta II 6920-10 (Delata II). Start nastąpił 1 czerwca 1990 o godzinie 21:50:00 czasu UTC z kosmodromu na Przylądku Canaveral z platformy startowej LC17A.

ROSAT został zbudowany i umieszczony na orbicie dzięki współpracy Niemiec, Stanów Zjednoczonych oraz Wielkiej Brytanii. Na pokładzie tego satelity umieszczono teleskop rentgenowski, którego średnica wynosi 83 cm oraz kilka detektorów promieniowania X. Pierwotnie zakładano, że czas pracy satelity będzie wynosił około 2,5 roku. Jednak później zdecydowano się ten czas wydłużyć. Dzięki pracy tych urządzeń odkryto między innymi, że promieniowani rentgenowskie jest emitowane także przez komety.

ROSAT o masie 2424 kg, okrążał Ziemię po kołowej orbicie oddalonej od powierzchni o 580 km. Na jego pokładzie znajdował się teleskop rentgenowski o średnicy 83 cm i ogniskowej 240 cm oraz trzy detektory promieniowania pozwalające na rejestrację obrazów o dużej zdolności rozdzielczej i widm obserwowanych obiektów. Satelita miał funkcjonować przez 2,5 roku, ale użytecznych naukowo danych (np. o promieniowaniu rentgenowskim komet, które zostało odkryte podczas obserwacji komety Hyakutake w marcu 1996 r.) dostarczał aż do września 1998 r.

W 1999 roku wysłużonego satelitę ROSAT zastąpił teleskop kosmiczny Chandra.

Zanim przejdziemy do obserwacji warto dowiedzieć się coś więcej o satelicie:

13 pytań - 13 odpowiedzi:

1. Dlaczego misja ROSAT została przerwana?

Pierwotnie ROSAT miał krążyć po swojej orbicie w okresie 18 miesięcy. Jednak okazał się tak wielkim sukcesem i przyniósł tyle naukowych korzyści, że misja została przedłużona na tak długo jak to technicznie było wykonalne. Po pewnym czasie, okazało się, że nie możliwe jest zniwelowanie skutków związanych z wiekiem i pogorszeniem systemów pokładowych ROSAT. Dla przykładu w 1993 roku, po utracie kontroli i kierunku satelity w przestrzeni, wprowadzono nowego rodzaju system kontroli. System ten został zastosowany w kierunku Słońca i ziemskiego pola magnetycznego do określenia orientacji statku kosmicznego. Następnie, w 1994 roku, zasoby gazu wymagane dla pomiarów prowadzonych przez Position Sensitive Licznik proporcjonalny (PSPC) skończyły się, po czym obserwacje były wykonywane już wyłącznie przy użyciu High Resolution Imager (HRI), instrumentu, który nie wymaga materiałów eksploatacyjnych. Wreszcie, w 1998 roku, misja dobiegła końca. Awaria trackera spowodowała, że pozostałe czujniki HRI zostały skierowane do takiego punktu, że ustawiły się bezpośrednio na Słońce, powodując nieodwracalne szkody. W związku z awarią nie mogły już być przeprowadzane żadne inne badania, w takim przypadku musiał zostać zamknięty w dniu 12 lutego 1999 r., ponad osiem i pół roku po uruchomieniu satelity.

2. Jakie naukowe czynności były wykonywane przez ROSAT?

Satelita wykorzystywana była do badania bardzo gorących i energetycznych procesów, które zachodzą w całym Wszechświecie dokładnie praca była skupiona na promieniowaniu rentgenowskim. Procesy te często wiążą się ekstremalnymi stanami materii, takie jak czarne dziury i gwiazdy neutronowe. Aby zrozumieć te procesy, należało ustalić pochodzenie, skład widmowy i rozprzestrzenianie energii promieniowania rentgenowskiego. ROSAT odkrył, że niemal wszystkie obiekty astronomiczne emitują promieniowania rentgenowskie, w tym kilka obiektów, w których nie można było się tego spodziewać. Obserwowane obiekty to między innymi: Księżyc, komety, gwiazdy, promienie-X gwiazd podwójnych, gwiazdy neutronowe, supernowe i pozostałości po supernowych, ośrodki międzygwiazdowe, galaktyki, aktywne jądra galaktyk, czarne dziury, mgławice i promienie-X tła kosmicznego. Wyniki zostały udokumentowane w wielu publikacjach. Obserwacje na innych długościach fali (światło widzialne, radio, podczerwień i promieniowanie gamma) uzupełniły informacje dotyczące tych astronomicznych obiektów po uruchomieniu satelity.

3. Jakie były najważniejsze wyniki naukowe misji ROSAT?

W ciągu ośmiu lat eksploatacji, badanie wykonywane przez ROSAT znacznie przekroczyły pierwotne oczekiwania środowiska naukowego, wykonywano wiele doskonałych obserwacji naukowych. Warto wymienić kilka najważniejszych z wielu odkryć satelity:

-> po raz pierwszy zobrazowano kosmos za pomocą promieniowania rentgenowskiego z teleskopu,

-> rozdzielczość X-promieniowania tła kosmicznego z poszczególnych źródeł,

-> obserwacja i analiza gorącego gazu, który wypełnia potencjał grawitacyjny gromad galaktyk,

-> obserwacja pozostałości po supernowych,

-> odkrywanie "super miękkich źródeł" w Wielkim Obłoku Magellana,

-> wreszcie zaskakujące odkrycie, że komety również emitują promieniowanie rentgenowskie.

ROSAT skatalogował Position Sensitive Proportional Counter (PSPC), zliczone dane od 2001 r. obejmują liczbę ponad 100.000 źródeł promieniowania rentgenowskiego z przestrzeni kosmicznej.

4. Jakie konkretne korzyści niosły ze sobą wyniki badań naukowych, które zostały uzyskane za pomocą teleskopu ROSAT?

Celem naukowym ROSAT były badania podstawowe, to znaczy, że nigdy nie miał on dostarczyć natychmiastowych praktycznych korzyści. Zamiast tego, jego celem było lepsze poznanie pochodzenia, struktury i ewolucji Wszechświata. W dłuższej perspektywie, badania podstawowe mogą mieć także istotny wpływ na gospodarkę. Siła gospodarcza Niemiec opiera się na stopniu rozwoju fizyki kwantowej (np. laser) i teorii grawitacji (np. systemy nawigacji), które zostały odkryte dopiero na początku XX wieku. Ponadto pieniądze na misje kosmiczne tego rodzaju wydano na Ziemi. Co stwarza warunki pracy dla osób wysoko wykwalifikowanych, służy do szkolenia nowych talentów naukowych, a także zachęca do rozwoju nowych technologii i metod, ponieważ tego typu projekty zawsze odkrywają coś nowego, co jest technicznie możliwe, w trakcie ich realizacji.

5. Czy ponowne wprowadzenie ROSAT może być kontrolowane w jakikolwiek sposób?

ROSAT nie ma napędu na pokładzie, który mógłby zostać użyty do zmiany orbity lub udanego powrotu na wcześniejszą trajektorię, co oznacza, że powrót ROSAT na Ziemie nie może być kontrolowany. Ponadto, ponieważ swoją misję zakończył w roku 1999, ROSAT nie jest w stanie komunikować się z centrum kontroli DLR w Oberpfaffenhofen. Po ponad ośmiu latach funkcjonowania, wiele komponentów na satelicie było świadczonych również poza ich żywotnością. Oprócz utraty czujników promieniowania-X i nieprawidłowego działania żyroskopów (wymienione w poprzedniej odpowiedzi), wiele innych elementów, takich jak akumulatory, które dostarczyły satelity mocy stały się tak stare, że mogły one pracować tylko w ograniczonym zakresie lub przestały działać w ogóle. Dlatego też nie można już nawiązać kontaktu z teleskopem.

6. Czy ROSAT spali się przy ponownym wchodzeniu w atmosferę Ziemi?

Gdy statek kosmiczny lub śmieci kosmiczne opuszczają swoją orbitę i wchodzą w atmosferę Ziemi, ich podróż odbywa się z prędkością ponad 27500 km na godzinę. W mniej niż 10 minut, są spowalniane do poddźwiękowych prędkości przez tarcie ponownego wejścia. Opór powietrza podczas wejścia generuje ogromne ilości ciepła. Bez specjalistycznego sprzętu, takich jak ekrany cieplne, w które są wyposażone amerykańskie promy kosmiczne, przy ponownym wprowadzaniu obiektu na Ziemię, spala się on - w bardzo dużym stopniu lub nawet całkowicie. Ciepło i opór aerodynamiczny powoduje, że satelita będzie się spalał przy po powrocie. DLR przeanalizował ponowne wejście i zniszczenie teleskopu ROSAT. Na podstawie najnowszych badań, uważa się, możliwe jest, dotarcie na naszą planetę do 30 pojedynczych elementów gruzu o masie całkowitej dochodzącej do 1,6 tony. System optyczny z lustrami i mechaniczne konstrukcje nośne wykonane z włókna węglowego wzmocnionego kompozytu - lub przynajmniej jej część - może być najcięższym pojedyńczym elementem, który może dotrzeć do Ziemi. W przypadku fragmentów docierających do powierzchni Ziemi, mogą one spaść z prędkością do 450 kilometrów na godzinę.

7. Gdzie dokładnie spadnie ROSAT ?

Nie można przewidzieć dokładnego czasu ponownego wejścia lub dokładnej lokalizacji. Doświadczenie z innych satelitów pokazuje, że na sześć miesięcy przed ponownym wejściem, czas zdarzenia może być tylko przewidywany w ciągu 10-tygodniowym. Im bliżej czasu ponownego wejścia, tym dokładniej można przewidzieć czas. Jednakże, nawet tylko z tygodniowym wyprzedzeniem, termin ponownego wejścia może być tylko przewidywany w oknie 3-dniowym. Zważywszy, że satelita okrąża Ziemię co 90 minut, może wykonać więcej niż 40 pełnych orbit dookoła Ziemi w okresie tych trzech dni. Nawet jeden dzień przed spadkiem, czas możemy przewidzieć z dokładnością do ± 5 godzin, lub 6,5 orbity Ziemi. Ponieważ Ziemia obraca się poniżej orbity satelity, obszar na powierzchni Ziemi (określane jako "trasa ziemi" z satelity), które mogą mieć wpływ zanieczyszczeń objętych po ponownym wejściu zmian z jednej orbity na następną. Z tych informacji, jest oczywiste, że nie można powiedzieć dokładnej lokalizacji ponownego wejścia lub potencjalnego wpływu ziemi. Jeśli fragmenty docierają do powierzchni Ziemi, będą one rozłożone i zejdą po tym torze ziemi w pasie do 80 kilometrów szerokości.

8. Niemcy mogą być dotknięte upadkiem?

Tak, jest szansa, że na Niemcy spadnie ROSAT. Orbita satelity przechodzi w regionach maksymalnie do północnej szerokości geograficznej 53 stopni. Pozwala na pewien stopień rozproszenia możliwych fragmentów, oznacza to, że regiony w Niemczech zostają narażone do około 53,4 stopnia, to jest do 40 km powyżej 53. równoleżnika. Konkretnie oznacza to, że w północnej części Dolnej Saksonii, Hamburgu, Szlezwiku-Holsztynie i większość Meklemburgia-Pomorza Przedniego nie spadnie ROSAT. Będzie to możliwe do ustalenia tylko na kilka dni przed ponownym wejściem, czy obliczony tor ponownego wejścia teleskopu ROSAT może faktycznie zakończyć swoją podróż na terenie Niemiec. Prawdopodobieństwo spadku w Niemczech w rzeczywistości jest bardzo małe.

9. Na ile jest prawdopodobne, że ROSAT spadnie na tereny zaludnione?

Prawdopodobieństwo, że ktoś zostanie poszkodowany w wyniku ponownego wejścia jest bardzo niskie. Biorąc pod uwagę przewidywanie całkowitej powierzchni, nad którymi uszkodzenia mogą być spowodowane przez fragmenty, które - teoretycznie - może przetrwają wejście, można obliczyć, że prawdopodobieństwo, że uderzy w kogoś, gdzieś na Ziemi wynosi około 1osobę na każde 2000 przelotów. Prawdopodobieństwo, że ktoś w Niemczech zostanie ranny bądź zabity jest jeszcze mniejsze i wynosi 1:700000.

10. Będzie można obserwować ponowne wejście z Ziemi?

Jest to stosunkowo mało prawdopodobne, że każdy będzie mógł obserwować rzeczywiste ponowne wprowadzenie ROSAT. Większość obiektów z kosmosu, które wchodzą w atmosferę Ziemi spadają na morze i w niezamieszkane regiony, gdzie nie ma obserwatorów i nie ma stacji radarowych. We wszystkich przypadkach jednak, aktywnych i nieaktywnych satelitów, a także innych duże śmieci kosmicznych są monitorowane przez amerykański radarowy system monitorowania przestrzeni, ponieważ po orbicie okołoziemskiej, krąży tego sporo. Dane z monitoringu są dostępne dla niemieckich naukowców i będą wykorzystywane w miesiącach poprzedzających ponownego wejścia ROSAT śledzenie rozpadu jego, zmianę orbity i powolne zejście do atmosfery ziemskiej. W czasie zbliżania się, hamowanie w atmosferze będzie coraz bardziej intensywne, a wysokość orbity ROSAT zacznie maleć. Aby obliczyć jej orbitę dokładniej w tym czasie coraz więcej stacji radarowych będzie się angażować, w tym śledzić teleskop będzie również duży Radar Imaging (TIRA) w Wachtberg, niedaleko Bonn, w Niemczech, należący do Instytutu Fraunhofera - High-Frequency Physics and Radar Techniques. Ponadto ponowne wejście będzie śledzone przez dzięki międzynarodowej współpracy, w celu określenia dokładnego czasu i potencjalnego miejsca upadku. Wiąże się to z międzynarodowymi partnerami, którzy tworzą Inter-Agency Space Debris Coordination Committee (IADC) i będą prowadzić własne pomiary w celu uzupełnienia danych TIRA. Z pomocą tych pomiarów, specjalistów międzynarodowych, każdy z własnym programem komputerowym, będzie poczynał starania wraz z niemieckimi ekspertami działającymi w imieniu DLR i Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA). Wszystkie te informacje zostaną zebrane i ocenione w European Satellite Operations Centre (ESOC) w Darmstadt, a następnie przekazywane do DLR.

11. Dlaczego ROSAT nie zostanie przechwycony i sprowadzony na Ziemię w warunkach kontrolowanych?

Technologii wychwytywania satelitów na orbicie i ich sprowadzania w kontrolowanych warunkach są jeszcze na etapie rozwoju. Będzie to możliwe najwcześniej za kilka lat. Przed pierwszą próbą wstrzelenia jest jeszcze wiele do wykazania technologicznej wykonalności tego rodzaju operacji. Jednak nawet po tym, jak technologie staną się dostępne, tylko kilka obiektów zostanie wybranych do kontrolowanego ponownego sprowadzenia ich na Ziemię, a nie większość satelitów i rakiet.

12. Można się spodziewać spadku kolejnych satelitów?

Ponownego wejścia przez kolejną satelitę nie można uniknąć; odpadów kosmicznych, które wchodzą w atmosferę Ziemi są wychwytywane przez radary niemalże co tydzień. W ciągu ostatnich kilku lat, masa całkowita tego zanieczyszczenia wynosi około 60 do 80 ton rocznie. Liczba ta obejmuje drobny gruz, jak również części rakiet nośnych i satelitów w każdym kształcie i wielkości. Elementy szczątków znaleziono na ziemi tylko w bardzo rzadkich przypadkach. Łączna masa obiektów przyrodniczych osiągając powierzchni Ziemi (meteoryty) znacznie przekracza ilość odłamków z obiektów stworzoneych przez człowieka lub fragmentów wynikających z działań w przestrzeni kosmicznej.

13. Czy Niemcy są przygotowane na to, że ROSAT spadnie na ich kraj?

Pomimo faktu, że prawdopodobieństwo ROSAT spadnie na obszar zamieszkany - lub nawet w Niemczech - jest bardzo niskie, orbita ROSAT jest pod stałą obserwacją od końca swojej misji. Odpowiedzialne organy sektora publicznego na różnych poziomach są utrzymywane na bieżąco i informowane o rozwoju sytuacji. Z udziałem ekspertów naukowych międzyresortowego zespołu ds. Koordynacji niemiecki rząd federalny i podorgany określa w drodze konsensusu w listopadzie 2010, że nawet w najbardziej nieprawdopodobnych oczekiwanych wydarzeniach, jest dostępny personel ratunkowy, plany awaryjne oraz inne środki do dyspozycji w Niemczech, by mogli sobie poradzić.

tłumaczenie i opracowanie: Dżekson

na podstawie źródeł: 1, 2, 3, 4, 5

udostępniono za zgodą autora.

ekolog · 26 Września 2011

Prawdopodobieństwo, że spadnie na ląd jest większe niż poprzednika i wynosi 1:2000

Czy aby na pewno chodzi o "szansę" trafienia w ląd (a nie o szansę trafienia w ludzkie zabudowania lub ciało) ?

Logos · 17 Października 2011

odświeżam temat

The massive ROSAT X-ray space telescope continues to descend toward Earth. Latest estimates place the re-entry around noon Universal Time on Oct. 23rd. Uncertainties exceed 10 hours, which makes it impossible to say exactly where ROSAT will re-enter. Many sky watchers are seeing ROSAT in the night sky shining about as brightly as a 1st magnitude star.

http://spaceweather.com/

Edytowane 17 Października 2011 przez Logos

majkii2001 · 17 Października 2011

odświeżam temat

The massive ROSAT X-ray space telescope continues to descend toward Earth. Latest estimates place the re-entry around noon Universal Time on Oct. 23rd. Uncertainties exceed 10 hours, which makes it impossible to say exactly where ROSAT will re-enter. Many sky watchers are seeing ROSAT in the night sky shining about as brightly as a 1st magnitude star.

http://spaceweather.com/

A tutaj wersja przetłumaczona przez Tłumacz Google

Masowe ROSAT X-ray Space Telescope nadal schodzą w kierunku Ziemi. Najnowsze szacunki miejsce ponowne wejście około południa czasu uniwersalnego na 23 października. Niepewność może przekraczać 10 godzin, co sprawia, że niemożliwe, aby powiedzieć dokładnie, gdzie ROSAT będzie ponownie wprowadzić. Wielu obserwatorów nieba widzą ROSAT na nocnym niebie świeci o jasno jak 1-gie gwiazda wielkości.

kwiku · 18 Października 2011

majki. raptem 3 zdania. wysiliłbyś się i przetłumaczył. szkoda zaśmiecać tylko forum.

w skrócie Harro 23.X 11.00 UT±10h Francja

w skrócie Molczan 23.X 05.00±12h iran/pakistan/afganistan

Tue 18 Oct 0:00UT #ROSAT orbit 88.91 minutes 216.3 x 220.2 km Position 51.5N,143.2W alt=232.7km Lit ~Re-entry 5 days

Report time: October 17, 15:00 UTC

1990 - 049A (#20638) ROSAT

Nick:

My fresh prediction based on the ELSETs

11288.887...- 11290.184... delivers the

decay on

23 October, 11:04 UTC +/- 10 hours

47.52°N, 357.80°E ascending over France.

Harro

Edytowane 18 Października 2011 przez kwiku

kwiku · 18 Października 2011

http://www.youtube.com/watch?v=yezo3SMoPN8

orbit 88.89 minutes 215.0 x 218.9 km Position 52.3N,157.1E alt=231.3km Lit ~Re-entry 4 days

majkii2001 · 18 Października 2011

majki. raptem 3 zdania. wysiliłbyś się i przetłumaczył. szkoda zaśmiecać tylko forum.

w skrócie Harro 23.X 11.00 UT±10h Francja

w skrócie Molczan 23.X 05.00±12h iran/pakistan/afganistan

Tue 18 Oct 0:00UT #ROSAT orbit 88.91 minutes 216.3 x 220.2 km Position 51.5N,143.2W alt=232.7km Lit ~Re-entry 5 days

Zdań jest 4 a żeby przetłumaczyć lepiej niż google to trzeba znać angielski