RW Space

Ученые только что нашли новый способ отслеживать неконтролируемое возвращение падающего космического мусора.

Когда куски космического мусора врезаются в атмосферу, они создают звуковые удары, которые могут быть обнаружены наземными инструментами, которые обычно фокусируются на том, что происходит внизу: сейсмическими датчиками, которые отслеживают внутренние грохоты нашей беспокойной планеты.

Это не просто теория: планетолог Бенджамин Фернандо из Университета Джона Хопкинса и инженер Константинос Хараламбус из Имперского колледжа Лондона проверил свою гипотезу о входе в атмосферу орбитального модуля «Шэньчжоу-15» в 2024 году.

По теме: Сейсмические волны от сильных штормов могут пульсировать по ядру Земли

Данные, собранные сейсмическими датчиками, дали точные измерения не только самого входа в атмосферу, но также его скорости, диапазона высот, размера, угла спуска и времени его фрагментация при падении.

«Наблюдения за каскадной мультипликативной фрагментацией дают представление о динамике распада мусора, что имеет четкие последствия для осведомленности о космической ситуации и уменьшения опасности мусора», — пишут исследователи в своей статье.

Космический мусор вызывает растущую обеспокоенность. Согласно отчету Европейского космического агентства за апрель 2025 года, около 1,2 миллиона единиц потенциально опасного космического мусора находятся на околоземной орбите – и это число будет только увеличиваться по мере того, как все больше спутников достигают конца своего эксплуатационного срока.

С «мертвым» космическим кораблем такого типа невозможно связаться или управлять им; если он столкнется с другим куском мусора или его орбита ослабнет настолько, что он сможет войти в атмосферу, все, что мы сможем сделать, это наблюдать.

Однако, по мнению Фернандо и Хараламбуса, мы можем делать это наблюдение гораздо эффективнее, чем мы думали. Знание того, где, на какой высоте, с какой скоростью и как развалился возвращающийся кусок космического мусора, может помочь нам лучше понять динамику входа в атмосферу и отследить, где эти фрагменты могут упасть.

Звуковой удар — это то, что происходит, когда объект движется быстрее скорости звука в среде. Название немного вводит в заблуждение: это не один отдельный удар, а скорее след, ударная волна, образованная движущимися наружу волнами давления, которые сжимаются в форму конуса позади ускоряющегося объекта.

Объекты, попадающие в атмосферу Земли из космоса, часто падают со скоростью, превышающей скорость звука, достигая сверхзвуковых и даже гиперзвуковых скоростей. Они струятся сквозь атмосферу, оставляя за собой конус акустической энергии, который слушатели могут услышать на своем пути в виде грохота.

Сейсмические датчики созданы для обнаружения акустических сигналов из глубин Земли. Однако исследователи полагают, что эти инструменты могут также быть в состоянии отслеживать акустический конус Маха падающего космического мусора.

2 апреля 2024 года сброшенный орбитальный модуль «Шэньчжоу-15» снова вошел в атмосферу Земли над южной Калифорнией. t 2,2 метра (7,2 фута) и 1,5 метрических тонны, онt был достаточно большим и тяжелым, чтобы представлять опасность как для авиации, так и для наземной инфраструктуры – идеальный тестовый пример для такого рода слежения.

Исследователи получили доступ к общедоступному Южному Сейсмическая сеть Калифорнии и Сейсмическая сеть Невады искали доказательства прохождения модуля. Они обнаружили следы, соответствующие грохочущему конусу Маха, падающему на поверхность Земли, и реконструировали окончательный полет и разрушение объекта.

Согласно сейсмическим данным, модуль двигался со скоростью около 25–30 Маха, что соответствовало характеристикам орбиты объекта перед входом в атмосферу, которые определяли его скорость примерно в 7,8 километра (4,8 мили) в секунду.

Исследователи также обнаружили, что, хотя на ранней части падения был произведен одиночный сильный ударный сигнал, позже он распался на сложный Последовательность нескольких сигналов меньшего размера, что соответствует наземным сообщениям о фрагментации объекта.

В конечном итоге модуль безвредно сгорел в атмосфере при падении, но результаты показывают, что характеристики возвращающегося полета могут эффективно и точно отслеживаться сейсмическими станциями. Для объектов, которые, возможно, не сгорят полностью, это может однажды помочь найти наиболее вероятное поле обломков для обломков, которые упадут на землю.

«Поскольку эти объекты обязательно входят в атмосферу на сверхзвуковых скоростях, если самые большие фрагменты ударятся о землю, они сделают это до того, как будет обнаружен их звуковой удар», — пишут исследователи. «Однако обнаружение и отслеживание на основе сейсмоакустических методов позволяют быстрее и точнее определять местонахождение обломков на земле, чем это было бы возможно в противном случае».

По теме: Странный металл из-за пределов нашей планеты обнаружен в тайнике с древними сокровищами

Еще одной проблемой является рассеивание потенциально опасных частиц размером с аэрозоль, которые могут высвободиться при горении и разрушении объекта. Знание того, как проявляются эти состояния отказа, могло бы помочь ученым смоделировать, где и как рассеиваются эти облака.

На данный момент неконтролируемые входы в атмосферу остаются именно такими. Хотя мы, возможно, не сможем их предотвратить, новое исследование показывает, как мы можем использовать общедоступные инструменты, чтобы наблюдать и понимать, как они падают.

Исследование было опубликовано в журнале Science.