Сейсмометры, традиционно используемые для регистрации землетрясений, оказались способны отслеживать разрушение падающих космических аппаратов с большей точностью, чем обычные методы. Недавнее исследование, опубликованное в журнале Science 22 января, описывает, как колебания земной коры, вызванные ударными волнами от возвращения китайского космического корабля Shenzhou-15, были зафиксированы сейсмическими сетями в Южной Калифорнии 2 апреля 2024 года.
Наука, Стоящая за Обнаружением
Когда космический мусор падает на Землю, он превышает скорость звука, создавая ударные волны, которые регистрируются в виде ряби, обнаруживаемой сейсмометрами. Анализируя силу и время этих сигналов с помощью сети из 127 сейсмометров, учёные смогли оценить высоту и траекторию обломков. Система может даже определить, как космический аппарат распался на несколько частей, каждая из которых генерирует свою собственную ударную волну.
Этот метод предлагает значительное преимущество перед существующими системами отслеживания. Современный мониторинг космического мусора в значительной степени зависит от наземных радаров, которым трудно точно прогнозировать траектории возвращения, когда фрагменты входят в верхние слои атмосферы. Взаимодействие с воздухом приводит к тому, что обломки фрагментируются, замедляются и непредсказуемо меняют направление, что приводит к ошибкам прогнозирования в сотни километров. В случае Shenzhou-15 сейсмические данные показали, что космический корабль упал примерно в 30 километрах южнее траектории, предсказанной Космическим командованием США.
От Марса к Земле: Адаптация Существующих Технологий
Этот подход основан на методах, уже используемых для отслеживания метеоритов с помощью сейсмических и акустических данных как на Земле, так и на Марсе. Бенджамин Фернандо из Университета Джонса Хопкинса, работавший с марсианской миссией NASA InSight, объясняет: «В значительной степени то, что мы сделали в этой статье, — это просто применение техник, разработанных для Марса, к Земле». Миссия InSight продемонстрировала полезность сейсмометров для обнаружения ударов метеоритов на Марсе, что проложило путь для этого наземного применения.
Ограничения и Перспективы
Точность сейсмического обнаружения зависит от плотности сети сейсмометров. Звуковые удары распространяются только на расстояние около 100 километров, а значит, редкое покрытие в отдалённых районах ограничивает масштабируемость метода в глобальном масштабе. Даниэль Стич из Университета Гранады отмечает, что лучшие результаты достигаются в городских районах с высокой концентрацией сейсмометров.
Неконтролируемые возвращения становятся всё более частыми по мере неконтролируемого увеличения числа космических аппаратов на орбите. Падающие фрагменты представляют опасность для людей, инфраструктуры и окружающей среды из-за токсичного топлива, легковоспламеняющихся материалов и случайных радиоактивных компонентов. Хотя сейсмический мониторинг не обеспечивает заблаговременного предупреждения, он может помочь быстро оценить зоны падения и выявить риски загрязнения.
Успешная адаптация марсианских сейсмических методов отслеживания к Земле демонстрирует новый и потенциально жизненно важный инструмент для управления растущей угрозой космического мусора.
Эта технология предлагает дополнительный подход к существующим радиолокационным системам, повышая общую осведомлённость о ситуации по мере расширения космического движения.
