Новый способ мониторинга космического мусора, сгорающего в атмосфере, разработан учеными. Для этого предлагается использовать глобальные сети сейсмографов, которые обычно применяются для регистрации землетрясений. Благодаря этому методу становится возможным точное определение мест падения обломков, основанное на анализе мощных звуковых волн, генерируемых при их сверхзвуковом вхождении в земную атмосферу.
Проблема космического мусора приобретает все большую остроту. С увеличением количества искусственных спутников, находящихся на орбите, в частности на низкой околоземной, возрастает и вероятность столкновений. К примеру, спутники системы Starlink, принадлежащей компании SpaceX, за период с 2019 по 2023 год совершили свыше 50 000 маневров для предотвращения столкновений. Каждое происшествие приводит к образованию новых обломков, некоторые из которых могут достичь поверхности Земли, включая густонаселенные территории.
Разработанный постдокторантом Университета Джонса Хопкинса Бенджамином Фернандо совместно с исследователем из Имперского колледжа Лондона Константиносом Хараламбусом, новый метод использует информацию, полученную с сейсмографов, для регистрации ударных волн, возникающих при падении объектов. При входе в атмосферу обломки движутся со скоростью, во много раз превышающей скорость звука, что вызывает мощный звуковой удар, напоминающий звук истребителя. Сеть сейсмометров фиксирует эту вибрацию, а ученые, анализируя данные, собранные на нескольких станциях, способны реконструировать траекторию полета и предсказать место падения.
В статье, опубликованной в журнале Science, Фернандо и Хараламбус представили результаты реконструкции траектории падения орбитального модуля китайского космического аппарата «Шэньчжоу-15», который был сведён с орбиты 2 апреля 2024 года. Изучив данные, полученные со 127 сейсмометров, расположенных в южной Калифорнии, ученые установили, что модуль, имеющий размеры приблизительно 1 метр и массу более 1,5 тонн, двигался со скоростью от 25 до 30 Махов. Фактическая траектория оказалась примерно на 40 километров севернее той, которую прогнозировали в Космическом командовании США. По мнению исследователей, обычные оценки точки входа на основе данных радаров могут быть неточными на тысячи километров, в то время как разработанный ими метод позволяет добиться более точного определения местоположения.
Ученые отмечают возрастающую значимость данной проблемы: в прошлом году в атмосферу ежедневно попадало несколько искусственных спутников, однако не имеется достаточного количества независимых средств для точного мониторинга их орбит и определения мест падения обломков. Оперативное выявление остатков критически важно не только с точки зрения предотвращения физических повреждений, но и из-за того, что некоторые из них могут содержать опасные компоненты, например, радиоактивные вещества. В качестве иллюстрации Фернандо упомянул случай 1996 года с российским аппаратом «Марс-96» и недавнее нахождение искусственного плутония в леднике Чили, которое, возможно, связано с разрушением этого объекта в атмосфере.
Применение сейсмометров в дополнение к существующим методам мониторинга даст возможность быстро выявлять потенциально опасные космические объекты и уменьшать угрозу, которую они представляют для людей и экологии.