Het Chineese ruimtestation Tiangong-1 is op Tweede Paasdag de atmosfeer van de aarde binnengetreden. De reentry leverde geen problemen op aangezien de terugkomst van het ruimtestation boven onbevolkt gebied plaatsvond.
Het ‘Hemels Paleis’, de vertaling van de Tiangong, werd in 2011 door China de ruimte in gelanceerd. Op maandag 2 april trad het ruimtestation rond 00:16 UT (02:16 Nederlandse tijd) boven de Stille Oceaan de atmosfeer binnen. Wanneer en waar de reentry zou plaatvinden stond aanvankelijk nog niet vast. In de dagen en uren voorafgaande aan de reentry speculeerden diverse ruimtevaartinstanties en satellietwaarnemers (waaronder Marco Langbroek) op basis van waarnemingen en modelberekeningen over het tijdstip waarop dit zou gebeuren. Het hiervoor genoemde moment waarop de reentry uiteindelijk plaatsvond, is naar alle waarschijnlijkheid vastgesteld met militaire sensoren die de hittesignatuur van het binnentredende ruimtestation hebben gedetecteerd. Door de afgelegen locatie zijn er (vooralsnog) geen visuele of fotografische waarnemingen gerapporteerd.
Het binnentreden van Tiangong-1 in de atmosfeer was niet geheel zonder risico. Om te beginnen was er sinds 2016 geen contact meer met het ruimtestation en was de reentry op Tweede Paasdag ‘ongecontroleerd’. Het exacte moment van binnentreden was daarom niet eenduidig op voorhand te bepalen. Dat moment werd bepaald door het gelijdelijke verval van de baan onder invloed van de geringe luchtweerstand en de eigenschappen van de bovenste luchtlagen van de atmosfeer. Bovendien zouden sommige robuste onderdelen, zoals brandstoftanks, de verzengende vlucht door de atmosfeer kunnen overleven en binnen een groot gebied kunnen neerkomen (zie de illustratie hieronder).
Reentry Tiangong-1. Een artist-impression van het uiteenvallen van China’s Tiangong-1 ruimtestation tijdens de reentry in de atmosfeer. Bron: Aerospace Corporation
Atmosfeer als vuilverbrander
Met grote regelmaat verbranden er kunstmatige objecten in de aardse atmosfeer die ooit de ruimte in zijn gelanceerd. Zo verbrandde op 22 maart de markante HumanityStar en een paar dagen later op 25 maart zagen mensen in Zuid-Europa een rakettrap van een Soyuz verbranden in het luchtruim nabij Corsica. De aardse atmosfeer werkt dus als een effectieve vuilverbrander, mits objecten niet te groot of massief zijn. Het is dan ook niet verwonderlijk dat de ruimtevrachtschepen die het internationale ruimtestation ISS bevoorraden na gebruik worden afgeladen met afval om af te koersen op een afgebakend stuk luchtruim boven de Stille Oceaan. Op deze manier keren ruimtevrachtschepen zoals de Progress, ATV, en Cyngus op gecontroleerde en veilige wijze terug naar aarde om grotendeels te verbranden in de atmosfeer.
Van ruimtestation tot vuurbol
In het geval van Tiangong-1 speelde er naast de onvoorspelbaarheid nog iets anders mee dat deze reentry deed opvallen. Het binnentreden van een ‘ruimtestation’ klinkt namelijk erg spectaculair. In het geval van Tiangong-1 betrof het met 8,5 ton een klein exemplaar, zo leert ook dit overzicht van ESA. Het station lijkt qua omvang meer op de hedendaagse ruimtevrachtschepen, zoals de Europese ATV. Ruimtestations zoals de Salyut, Almaz, Skylab en Mir waren aanzienlijk groter en massiever dan Tiangong-1.
Net als de voorgenoemden ruimtestations is ook het huidige voetbalveldgrote ruimtestation ISS geen eeuwig leven in een baan om de aarde beschoren. Hoewel de levensduur van het ruimtestation en de toekomst van het ISS-programma nog onduidelijk is, wordt er nu al rekening gehouden met het scenario dat het ISS (deels) de atmosfeer in wordt gemanoeuvreerd. In 2015 werd daarom de reentry van het ruimtevrachtschip ATV-5 George Lemaître aangewend om een ‘shallow reentry’ scenario te bestuderen. Hiervoor organiseerden de NASA en ESA een speciale waarneemmissie om boven de Stille Oceaan het opbreken van de ATV-5 te bestuderen met een arsenaal aan hogesnelheidscamera’s en andersoortige meetinstrumenten. Het bood een uitgelezen kans om de fysische processen van het atmosferisch desintegreren van complexe ruimtevaartuigen in meer detail te bestuderen.
Nederlands reentry onderzoek
De waarneemmissie zou met NASA’s DC-8 laboratoriumvliegtuig vanaf het staging point op Tahiti (Frans-Polynesië) een nachtelijk waarneemvlucht uitvoeren om de ATV-5 waar te nemen. Een Nederlands team van de TU/Eindhoven, bestaande uit onderzoekers Bas van der Linden, Christina Giannopapa en Sebastiaan de Vet, zou tijdens deze vlucht het ruimtevrachtschip gadeslaan om met hogesnelheidscamera’s het uiteenvallen vast te leggen. Het team had al ervaring met dit soort waarneemvluchten; Van der Linden en Giannopapa waren eerder al betrokken bij de waarneemmissie rondom de reentries van ATV-1 en Hayabusa.
Het verloop van de ATV-5 waarneemmissie pakte dit keer echter anders uit en bleek een goede reality-check van het mantra dat er niks gewoons is aan ruimtevaart. Een van de vier power chains van de ATV-5 begaf het tijdens de laatste dagen dat het vrachtschip nog aan het ISS was gekoppeld. Daarmee bleven er te weinig middelen over om voldoende redundantie te hebben om twee weken na ontkoppeling het beoogde vluchtprofiel de atmosfeer in te kunnen vliegen. Om op veilig te spelen, werd besloten de ATV-5 direct na ontkoppeling op 15 februari gecontroleerd de atmosfeer in te manoeuvreren. Een dergelijke strategische zet was bij Tiangong-1 door het verloren contact dus niet meer mogelijk. Twee weken eerder dan gepland, vloog ATV-5 net als zijn vier voorgangers op de gebruikelijk wijze de atmosfeer in. Dat vluchtprofiel was ongunstig voor het beoogde onderzoek aangezien het niet het beste inzicht voor de reentry van ISS zou leveren. Zodoende werd de waarneemmissie uitgesteld in de hoop een andere keer een ruimtevrachtschip met een gunstig missieprofiel te kunnen volgen.
Lopend onderzoek naar reentries
Met name voor grote complexe objecten, zoals de grote ruimtevrachtschepen en ruimtestations, is er veel interesse in het bestuderen van de reentry dynamiek. Diverse teams uit de VS en Europa benutten waarneemvluchten bovendien om binnentredend ruimteafval te bestuderen. Recentelijk gebeurde dat voor de Cygnus OA6 (een afgeslankt vervolg van de afgelaste ATV-5 waarneemmissie) en de reentry van het object WT1190F. Dichter bij huis zijn reentries natuurlijk ook zichtbaar. Ook al is het binnentreden van ruimteafval een betrekkelijke zeldzaamheid in de atmosfeer boven Nederland, meteoorwaarnemers hebben altijd kans om een reentry vast te leggen.
Meer lezen:
- Verwachtingen Tiangong-1 reentry door Marco Langbroek
- Radarbeelden van Tiangong-1 door Fraunhofer FHR
- Zonnetransit van Tiangong-1 in 2012 door Thierry Legault
- Bekijk de reentry van ATV-1 Jules Verne
- TU/e-onderzoekers tevreden over registratie terugkeer ruimtesonde
- ATV-5 shallow reentry waarneemmissie