Wie können alle Teile von GOCE auf einer Fläche von 20 Quadratmetern landen?

Ich glaube nicht, dass sie das meinen.

Was Sie ungläubig beschreiben, ist in der Tat nicht möglich. Die unterschiedlichen ballistischen Koeffizienten der Teile würden zu einer Streuung der Einschläge über zehn bis Hunderte von Kilometern führen.

Im Artikel heißt es auch:

Es wird erwartet, dass etwa 25 bis 45 Fragmente des 1-Tonnen-Raumfahrzeugs bis zur Oberfläche überleben, wobei das größte vielleicht 200 Pfund wiegt.

Im Extremfall haben wir also 45 Fragmente, die 15 Quadratyards gefährden, oder etwa ein Drittel eines Quadratyards oder 3 Quadratfuß pro Fragment im Durchschnitt. Sie haben also 45 dieser kleinen Kreise mit einem Durchmesser von zwei Fuß, die auf der Erde bedroht sind, verteilt über hundert Meilen. Das meinen sie meiner Meinung nach. Das konnte ich fast glauben.

Die ESA will dies auf "hier gibt es nichts zu sehen, gehen Sie weiter" reduzieren . Die Wahrheit ist, dass die GOCE-Kontrolleure keine Ahnung haben, in welchem ​​Bereich der Satellit in die Atmosphäre eindringen wird, wie lang und breit ein Trümmerfeld sein wird oder in wie viele Teile er zerfallen wird. Das sind alles nur ziemlich fundierte Schätzungen , die sie in mehreren Pressemitteilungen, Interviews mit GOCE-Wissenschaftlern durch die Presse und Aktualisierungen im Blog der ESA zitieren .

Sie hoffen, dass das meiste davon beim Wiedereintritt in der unteren Atmosphäre verbrennt, durch Reibungswärme vernichtet wird und nur kleine Fragmente den Boden erreichen. Aber da sie die Fähigkeit verloren haben, dies zu kontrollieren, da dem Satelliten das Xenon ausging, das seine Ionentriebwerke verwendeten, können sie absolut nichts tun, um dies zu kontrollieren, während der Satellit noch in Betrieb ist und Telemetriedaten an die ESA-Bodenkontrolle zurücksendet.

Diese berechneten Zahlen sind also wirklich nur Überlegungen von Wissenschaftlern darüber, wie wahrscheinlich es ist, dass einige dieser herabfallenden Trümmer Probleme verursachen, was sie als völlig unbedeutend darstellt, wobei die gesamte betroffene Fläche „eine sehr kleine Zahl“ ist , wenn man sie mit der gesamten Oberfläche vergleicht des Planeten. Vielleicht, aber der Vergleich ist wirklich lächerlich. Es ist ein bisschen so, als würde man jemanden mit der Faust schlagen und ihm dann sagen, dass es in Ordnung ist, weil man nur einen unbedeutenden Oberflächenbereich seines gesamten Körpers getroffen hat und dass dieser Bereich noch kleiner wird, wenn wir nur die Oberfläche der Knochen deiner Faust berechnen , wo es am dichtesten wäre und mit der stärksten Kraft aufprallen würde. Eine Vorstellung, die so lächerlich ist, dass sie vor einigen Gerichten möglicherweise nicht einmal als gültiges Argument akzeptiert wird, und das sollte viel aussagen.

Das Problem liegt wie üblich darin, was nicht erwähnt wird. Dieses GOCE wird ein 1004 kg schweres, aerodynamisch geformtes kinetisches Projektil sein, sobald es in die untere Atmosphäre eindringt. Dass es mit einer spitzen Front und flügelförmigen Sonnenkollektoren, die seinen Körper bedecken, stromlinienförmig ist und wie ein richtiger Pfeil aussieht, fast wie ein planetarischer Penetrator . Es hat sogar einen Spitznamen "Ferrari des Weltraums"aufgrund seines Aussehens. Seine Form könnte es in einer Sturzflugbahn mit geringem Luftwiderstand halten und es könnte nicht einmal so stark zerfallen, wie einige Schätzungen vermuten, vermutlich basierend darauf, wie gut andere Satelliten mit ähnlicher Größe und ähnlichem Gewicht waren, aber keiner von ihnen war zuvor so stromlinienförmig (unseres Wissens nach möglicherweise waren jedoch einige militärische Überwachungssatelliten), um den atmosphärischen Widerstand zu reduzieren (GOCE sollte immer niedrig genug umkreisen, damit der atmosphärische Widerstand signifikant genug war, sie formten sogar seinen Körper wie Flügel, um ihm passiv zu helfen, seine Fluglage zu stabilisieren).

Die eigentliche Frage ist also, wie kommt es, dass niemand eine Art barometrischen Schalter oder einen ferngesteuerten Sicherheitsmechanismus für die Selbstzerstörungsreichweite an Bord erwähnt, der dazu beitragen würde, dass es in kleinere Stücke zerfällt und sicherstellt, dass es beim Wiedereintritt vollständig verbrennt? Könnte es sein, dass sie es nicht erwähnen, weil GOCE es einfach nicht hat, und sie erkennen jetzt, dass es besonders kurzsichtig von ihnen war, einen solchen Mechanismus bei einem Satelliten wegzulassen, der mit einer so kleinen Reibungsfläche mit der Atmosphäre gebaut wurde (Querschnittsfläche des Satelliten in Fahrtrichtung) wie möglich?

Ich denke, wir müssen abwarten und sehen, was wirklich passiert. Die Umlaufbahn von GOCE nimmt jetzt rapide ab, mit einer zuletzt gemeldeten Höhe von ungefähr 192 km Höhe und einem erwarteten Rückgang um ungefähr 4 km während des nächsten Tages. Diese Zerfallsrate der Umlaufbahn wird nur zunehmen, wenn die Atmosphäre dichter wird, und die Sonne, die sich in Sonnenmaxima befindet, mit ihrer erhöhten Aktivität mehr Ejekta als Produkt von Flares und koronalen Massenauswürfen in unsere Richtung schickt, wird der atmosphärische Luftwiderstand noch schneller zunehmen.

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Update : OK, dies ist ein interessantes Interview mit Stephen Clark , einem Reporter für Spaceflight Now, der einige Fragen zum GOCE-Wiedereintritt im KPCC Southern California Public Radio beantwortet (teilweise Transkription):

Stephen Clark: ... und es wird irgendwann zwischen heute spät und Dienstagnacht auf die Erde zurückfallen.

KPPC: Wie verhalten sich diese Bits? Wie groß sind diese Fragmente?

Stephen Clark: Wenn das Raumschiff wieder auf die Erde eintritt, wird es natürlich zerfallen und etwa 550 Pfund seiner Gesamtmasse von 2.200 Pfund werden tatsächlich an der Oberfläche überleben, und das größte Fragment, das in diesen speziell entwickelten Computermodellen vorhergesagt wird um diese Ereignisse vorherzusagen, werden etwa 200 Pfund sein.

KPPC: Oho! Hat irgendjemand verfolgt, wo es wahrscheinlich treffen wird?

Stephen Clark: Es umkreist tatsächlich den gesamten Planeten, also ist es ein... ob Sie in Los Angeles oder in der Mongolei sind, die Chancen sind gleich.

KPPC: Wann werden Sie eine bessere Idee haben?

Stephen Clark: Diese Wiedereintritte sind tatsächlich sehr schwer vorherzusagen, tatsächlich wissen Sie möglicherweise nicht, wann es wieder eintreten wird, bis kurz zuvor, oder vielleicht werden sie sogar nicht bemerken, dass es wieder eingetreten ist, bis sie keine Signale mehr von ihm empfangen.

KPPC: Soweit ich gelesen habe, hat uns nichts von unserem Weltraumschrott, das wir geschaffen haben, so gute Dienste geleistet und sich in Schrott verwandelt, nichts davon hat in den letzten vierzig Jahren wirklich eine Person oder ein Privateigentum getroffen Weltraumschrott?

Stephen Clark: Richtig, das ist noch nie passiert. Tatsächlich ist es wahrscheinlicher, dass Sie von einem fallenden Meteor wie dem, der letzte Nacht über Südkalifornien geflogen ist, getroffen werden als von Weltraumschrott, aber wenn mehr Satelliten wieder eintreten und mehr Satelliten gestartet werden, ist es wahrscheinlicher, dass sie herunterfallen, und die Chancen stehen gut , dass im Laufe des Weltraumzeitalters irgendwann etwas beschädigt oder jemand verletzt wird.

KPPC: Also wird jemand im "Guinness-Buch" stehen, der die erste Person ist, die durch Weltraumschrott verletzt wird...

Stephen Clark: Richtig.

KPPC: Inwiefern verhält sich Weltraumschrott, der zur Erde zurückkehrt, anders als beispielsweise diese Meteore, die zu Meteoriten werden könnten?

Stephen Clark: Nun, der größte Unterschied ist, dass es viel, viel langsamer fährt. Es tritt mit etwa 5 Meilen pro Sekunde wieder in die Atmosphäre ein, und einige der Meteore, die aus dem Weltraum auf einer viel schnelleren Flugbahn hereinkommen, reisen manchmal um eine Größenordnung schneller als das.

KPPC: Hmm...

Stephen Clark: Tatsächlich ist es für viele dieser Fragmente wahrscheinlicher, dass sie die Oberfläche erreichen, weil sie sich so viel langsamer bewegen und viel weniger erhitzt werden als ein echter Meteorit.

Das Interview wird fortgesetzt und dauert insgesamt ungefähr 6 Minuten, aber die für unseren Thread hier relevantesten Teile sind in der Abschrift enthalten. Ich muss hier wahrscheinlich niemandem sagen, dass die Mitarbeiter von Spaceflight Now über die Angelegenheit gut informiert sind und wahrscheinlich Zugang zu Informationen haben, die wir nicht haben. Ich wollte dies hier hinzufügen, da es die Unvorhersehbarkeit solcher atmosphärischer Wiedereintritte erneut betont und dass GOCE kompakt und aerodynamisch genug stromlinienförmig ist, damit ein Viertel seiner Masse wahrscheinlich den Wiedereintritt überleben und auf die Oberfläche treffen wird, wie von Computermodellen vorhergesagt. Wo? Wie groß ist eine Fläche? Niemand weiß.

GOCE trat am 11. November 2013 in die Atmosphäre ein. Sein Wiedereintritt fand über dem Südatlantik statt, jemand auf den Falklandinseln machte dieses Foto des Wiedereintritts:

JSOC veröffentlichte diese Karte des Wiedereintrittspfads und des Trümmerfelds.

Wie erwartet löste sich der Satellit auf und alle Trümmer, die den ganzen Weg nach unten geschafft hatten, landeten harmlos im Ozean. Der Spaceflight 101-Bericht nach dem Wiedereintritt listet den Ort des Zerfalls als "ungefähr" auf, ich vermute, weil es in diesem Bereich keine Weltraumverfolgungsinstallationen gibt, also keine direkte Bildgebung, abgesehen von den von Amateuren fotografierten Fackeln. Das erklärt auch, warum ich nicht mehr über die Menge an Trümmern gefunden habe, die es tatsächlich auf Meereshöhe geschafft haben (anstelle der zuvor gemachten Schätzungen).

Die äußere Hülle von GOCE bestand aus dünnen Platten, die sich schnell aufheizten, wenn GOCE in die Atmosphäre eindrang. Seine aerodynamische Form mag das Unvermeidliche ein wenig hinausgezögert haben (1), aber es würde sich sowieso in kurzer Zeit bis zum strukturellen Versagen aufheizen, wodurch seine aerodynamischen Qualitäten irrelevant würden.

1: erinnerst du dich an das Shuttle? Trotz etwas verfeinerter Aerodynamik und aktiver Kontrolle beim Wiedereintritt brauchte es einen exquisiten Hitzeschild, um nicht gebraten zu werden.

Aus der Wiedereintrittsanalyse vor dem Start (PDF enthält auch viele Daten, die in den Tagen vor dem Wiedereintritt aufgenommen wurden):

Eine Zerstörungsanalyse vor dem Start wurde für die ESA von Hyperschall Technologie Göttingen (HTG) unter Verwendung des Softwaretools Space-Craft Atmospheric Re-entry and Aerothermal Break-up (SCARAB) durchgeführt.

Der Beginn der Satellitenfragmentierung wurde in einer Höhe von ∼ 95 km und das Ende in ∼ 35 km vorhergesagt, aber der größte Teil der Trümmererzeugung wurde zwischen 80 und 45 km erwartet.

Das massivste Fragment hätte eine Masse von knapp 95 kg gehabt. An Bord befanden sich keine gefährlichen Materialien, und laut ESA waren die Komponenten, die im Verdacht standen, den Wiedereintritt zu überleben, ein Tank und die Magnetotorquers. Der Rest der herunterfallenden Trümmer wären nur unregelmäßige Fragmente gewesen.

Auch wenn es nicht Null ist, war das individuelle Risiko für jeden Bewohner der Erde sehr gering: 65.000 Mal geringer als von einem Blitz getroffen oder 1,5 Millionen Mal geringer als bei einem Hausunfall getötet zu werden.

Insgesamt wurde erwartet, dass 43 makroskopische Fragmente mit einem Gesamtgewicht von etwa 270 kg den Wiedereintritt überleben und in einem Zeitintervall von 17 Minuten auf einer Fläche von 900 km auf den Boden aufschlagen.

Eine minimale Unfallerwartung (Ec) von ∼ 0,0002 wurde bei ISTI/CNR geschätzt, was eine Wahrscheinlichkeit von ∼ 1/5000 impliziert, 1 Unfall auf der ganzen Welt zu verursachen