Sejsmometry tradycyjnie używane do rejestrowania trzęsień ziemi są w stanie śledzić zniszczenia spadającego statku kosmicznego z większą dokładnością niż metody konwencjonalne. Niedawne badanie opublikowane 22 stycznia w czasopiśmie Science opisuje, jak wibracje skorupy ziemskiej wywołane falami uderzeniowymi po powrocie chińskiego statku kosmicznego Shenzhou-15 zostały zarejestrowane przez sieci sejsmiczne w południowej Kalifornii 2 kwietnia 2024 roku.
Nauka kryjąca się za wykrywaniem
Kiedy śmieci kosmiczne uderzają w Ziemię, przekraczają prędkość dźwięku, tworząc fale uderzeniowe rejestrowane jako zmarszczki wykrywane przez sejsmometry. Analizując siłę i czas tych sygnałów za pomocą sieci 127 sejsmometrów, naukowcy byli w stanie oszacować wysokość i trajektorię szczątków. System może nawet określić, w jaki sposób statek kosmiczny rozpadł się na kilka części, z których każda generuje własną falę uderzeniową.
Metoda ta oferuje znaczną przewagę nad istniejącymi systemami śledzenia. Obecne monitorowanie śmieci kosmicznych opiera się w dużej mierze na radarach naziemnych, które mają trudności z dokładnym przewidzeniem trajektorii ponownego wejścia w atmosferę, gdy fragmenty dostają się do górnych warstw atmosfery. Interakcja z powietrzem powoduje, że gruz rozpada się, spowalnia i nieprzewidywalnie zmienia kierunek, co prowadzi do błędów prognozy sięgających setek kilometrów. W przypadku Shenzhou-15 dane sejsmiczne wykazały, że statek kosmiczny spadł około 30 kilometrów na południe od trajektorii przewidywanej przez Dowództwo Kosmiczne USA.
Z Marsa na Ziemię: Adaptacja istniejących technologii
Podejście to opiera się na technikach już stosowanych do śledzenia meteorytów przy użyciu danych sejsmicznych i akustycznych zarówno na Ziemi, jak i na Marsie. Benjamin Fernando z Johns Hopkins University, który współpracował z misją NASA InSight Mars, wyjaśnia: „W dużej mierze w tym artykule po prostu zastosowaliśmy techniki opracowane dla Marsa do Ziemi”. Misja InSight wykazała przydatność sejsmometrów do wykrywania uderzeń meteorytów na Marsa, torując drogę do tego naziemnego zastosowania.
Ograniczenia i perspektywy
Dokładność detekcji sejsmicznej zależy od gęstości sieci sejsmometrów. Boomy dźwiękowe przemieszczają się jedynie na odległość około 100 kilometrów, co oznacza, że niewielki zasięg w odległych obszarach ogranicza skalowalność metody w skali globalnej. Daniel Stich z Uniwersytetu w Granadzie zauważa, że najlepsze wyniki osiąga się na obszarach miejskich, gdzie występuje duże stężenie sejsmometrów.
Niekontrolowane ponowne wejścia na orbitę stają się coraz bardziej powszechne, ponieważ liczba statków kosmicznych na orbicie rośnie w niekontrolowany sposób. Spadające fragmenty stwarzają ryzyko dla ludzi, infrastruktury i środowiska ze względu na toksyczne paliwo, materiały łatwopalne i przypadkowe składniki radioaktywne. Chociaż monitorowanie sejsmiczne nie zapewnia wczesnego ostrzegania, może pomóc w szybkiej ocenie stref oddziaływania i identyfikacji ryzyka skażenia.
Udana adaptacja technik śledzenia sejsmicznego Marsa na Ziemię ukazuje nowe i potencjalnie istotne narzędzie do zarządzania rosnącym zagrożeniem związanym ze śmieciami kosmicznymi.
Technologia ta stanowi uzupełnienie istniejących systemów radarowych, zwiększając ogólną świadomość sytuacyjną w miarę wzrostu ruchu kosmicznego.
