Seismometer, die traditionell zur Erkennung von Erdbeben eingesetzt werden, haben sich als fähig erwiesen, den Zerfall fallender Raumfahrzeuge präziser zu verfolgen als herkömmliche Methoden. Eine aktuelle Studie, die am 22. Januar in Science veröffentlicht wurde, beschreibt, wie Bodenvibrationen, die durch Stoßwellen beim Wiedereintritt der chinesischen Raumsonde Shenzhou-15 verursacht wurden, am 2. April 2024 von seismischen Netzwerken in Südkalifornien erfasst wurden.
Die Wissenschaft hinter der Erkennung
Wenn Weltraumschrott in Richtung Erde stürzt, überschreitet er die Schallgeschwindigkeit und erzeugt Stoßwellen, die als Welleneffekte registriert werden, die von Seismometern erkannt werden können. Durch die Analyse der Stärke und des Timings dieser Signale in einem Netzwerk von 127 Seismometern konnten Wissenschaftler die Höhe und Flugbahn der Trümmer abschätzen. Das System kann sogar erkennen, wie das Raumschiff in mehrere Teile zerbrach, von denen jedes seine eigene Schockwelle erzeugte.
Diese Methode bietet einen erheblichen Vorteil gegenüber bestehenden Trackingsystemen. Die derzeitige Überwachung von Weltraummüll stützt sich stark auf bodengestützte Radargeräte, die Schwierigkeiten haben, die Wiedereintrittspfade genau vorherzusagen, sobald Fragmente in die obere Atmosphäre gelangen. Wechselwirkungen mit der Luft führen dazu, dass Trümmer zersplittern, langsamer werden und unvorhersehbar ihre Richtung ändern, was zu Vorhersagefehlern von Hunderten von Kilometern führt. Im Fall von Shenzhou-15 zeigten seismische Daten, dass das Raumschiff etwa 30 Kilometer südlich der vom US-Weltraumkommando vorhergesagten Flugbahn landete.
Vom Mars zur Erde: Vorhandene Technologie anpassen
Der Ansatz baut auf Techniken auf, die bereits zur Verfolgung von Meteoroiden mithilfe seismischer und akustischer Daten sowohl auf der Erde als auch auf dem Mars eingesetzt werden. Benjamin Fernando von der Johns Hopkins University, der an der InSight-Mission der NASA auf dem Mars mitgearbeitet hat, erklärt: „Vieles von dem, was wir in diesem Artikel getan haben, besteht im Wesentlichen darin, für den Mars entwickelte Techniken zu übernehmen und sie auf die Erde anzuwenden.“ Die InSight-Mission demonstrierte den Nutzen von Seismometern zur Erkennung von Meteoriteneinschlägen auf dem Mars und ebnete den Weg für diese terrestrische Anwendung.
Einschränkungen und zukünftige Auswirkungen
Die Präzision der seismischen Erkennung hängt von der Netzwerkdichte des Seismometers ab. Überschallknalle breiten sich nur etwa 100 Kilometer weit aus, was bedeutet, dass die geringe Abdeckung in abgelegenen Gebieten die globale Skalierbarkeit der Technik einschränkt. Daniel Stich von der Universität Granada weist darauf hin, dass städtische Gebiete mit einer hohen Seismometerkonzentration die besten Ergebnisse liefern.
Unkontrollierte Wiedereintritte nehmen zu, da die Zahl der Raumfahrzeuge im Orbit unkontrolliert zunimmt. Herabfallende Fragmente stellen aufgrund giftiger Brennstoffe, brennbarer Materialien und gelegentlich radioaktiver Komponenten eine Gefahr für Menschen, Infrastruktur und Umwelt dar. Die seismische Überwachung liefert zwar keine Vorwarnung, könnte aber dabei helfen, Einschlagszonen schnell einzuschätzen und Kontaminationsrisiken zu erkennen.
Die erfolgreiche Anpassung der seismischen Verfolgungstechniken des Mars an die Erde stellt ein neuartiges und potenziell wichtiges Instrument zur Bewältigung der wachsenden Bedrohung durch Weltraummüll dar.
Die Technologie bietet einen ergänzenden Ansatz zu bestehenden Radarsystemen und verbessert das allgemeine Situationsbewusstsein, da der Weltraumverkehr weiter zunimmt.
