Проблема накопления техногенного мусора на орбите становится критической: ежедневно в атмосферу входят остатки спутников и ступеней ракет. Традиционные радары хорошо справляются с наблюдением на орбите, но часто ошибаются в прогнозах места падения на тысячи километров.
Датчики землетрясений следят за падением обломков космических аппаратов
Ученые Университета Джонса Хопкинса предложили использовать глобальные сети сейсмографов для сверхточного отслеживания обломков космических аппаратов при их падении на Землю. В рамках исследования была успешно реконструирована траектория китайского модуля «Шэньчжоу-15», летевшего со скоростью в 25-30 быстрее звука.
Ученые обнаружили, что датчики землетрясений могут отслеживать падающий космический мусор, регистрируя звуковые удары, которые он создает при прохождении через атмосферу. Shutterstock
Как сейсмографы «слышат» космос? Когда объект движется быстрее звука, он сжимает воздух перед собой, создавая конус ударной волны. Энергия этого скачка давления настолько велика, что при достижении земли она вызывает микроколебания грунта. Сейсмометры фиксируют их как слабые толчки. Это позволяет ученым буквально «слышать» полет мусора в верхних слоях атмосферы, где обычные микрофоны бесполезны из-за разреженности воздуха.
Вид на запуск спутника NanoRacks-Remove Debris, предназначенного для сбора космического мусора. Но он предназначен только для сбора мелкого орбитального мусора. Съемка с МКС.
Новая методика, описанная в журнале Science, опирается на то, что массивные объекты входят в плотные слои воздуха на скоростях, значительно превышающих звуковую. Это порождает мощные ударные волны — звуковые удары, подобные тем, что создают военные истребители.
Эти колебания достигают поверхности и фиксируются высокочувствительными датчиками, предназначенными для мониторинга землетрясений. Анализируя время задержки сигнала на разных станциях, физики могут с высокой точностью восстановить маршрут объекта, определить моменты его разрушения в воздухе и вычислить координаты падения несгоревших фрагментов.
Как отмечает ведущий автор работы Бенджамин Фернандо: «В прошлом году ежедневно в нашу атмосферу входило по несколько спутников, и у нас нет независимого подтверждения того, где именно они вошли, распались ли на части, сгорели или достигли земли. Это растущая проблема, которая будет только усугубляться». Использование сейсмических данных позволяет получать информацию в режиме реального времени, что критически важно для оперативного реагирования.
Точность и безопасность
Падение станции «Мир» в Тихий океан 23 марта 2001 года.
Применение 127 сейсмометров в южной Калифорнии показало, что реальный путь обломков «Шэньчжоу-15» пролегал на 40 километров севернее траектории, предсказанной Космическим командованием США. Такая погрешность может быть решающей, когда речь идет о токсичных компонентах или радиоактивных материалах на борту аппаратов.
Примером служит инцидент с российским зондом «Марс-96», оставившим при падении следы плутония. Его обломки нашли в ледниках Андов только спустя годы.
Быстрое обнаружение места падения с помощью сейсмического метода позволяет локализовать опасные зоны и начать дезактивацию в течение часов. Новая методика превращает обычные сейсмические станции в дополнительный эшелон системы планетарной безопасности.