數以千計的人造物體繞地球運行，當這些太空碎片的碎片落到地表時，它們可能會對地球上的人們構成危險。為了幫助確定碎片可能掉落的位置，約翰霍普金斯大學的一位科學家提出了一種新方法，該方法使用現有的地震監測系統來跟踪物體重新進入大氣層。
該方法基於地震儀網絡，地震儀是用於檢測地震運動的儀器。該方法可以提供比目前更詳細的實時信息，從而更容易定位和回收可能被燒毀、損壞或危險的廢物。
研究地球、太陽系和其他行星地震的博士後本傑明·費爾南多（Benjamin Fernando）表示：“再入現象越來越頻繁。去年，我們每天都有多顆衛星進入我們的大氣層，但我們沒有獨立核實它們進入的位置，無論它們是碎成碎片、在大氣層中燒毀還是到達地面。” “這是一個日益嚴重的問題，而且只會變得更糟。”
該研究於 1 月 22 日發表在期刊上 科學。
重建宇宙飛船的最終路徑
費爾南多和他的合著者、倫敦帝國理工學院的研究員康斯坦丁諾斯·查拉蘭博斯通過研究中國神舟十五號航天器的碎片再入來測試該技術。航天器的軌道艙於2024年4月2日進入地球大氣層。研究人員稱，該物體相當大，寬3.5米，重量超過1.5噸。
當太空碎片沉入大氣層時，它的傳播速度比音速還要快。這種極高的速度會產生音爆，也稱為衝擊波，類似於軍用飛機產生的音爆。這些衝擊波導致振動穿過地面，沿著碎片的路徑觸發地震儀。通過識別哪些傳感器檢測到振動以及何時檢測到振動，科學家可以跟踪物體的行進方向併計算它可能著陸的位置。
地震傳感器可以揭示什麼
研究小組利用南加州127個地震儀的數據，計算出了神舟十五號艙的速度和軌跡。該物體以大約 25-30 馬赫的速度穿過大氣層，在聖巴巴拉和拉斯維加斯上空向東北移動，速度是最快噴氣式飛機的十倍。
地震信號的強度使研究人員能夠計算模塊的高度並確定其破裂的時間。將這些信息與速度和方向計算相結合，他們發現碎片在重返大氣層之前，在美國太空司令部基於軌道跟踪的預測路徑以北 25 公里處移動。
為什麼準確跟踪很重要
當碎片掉落時燃燒，它會釋放出有毒顆粒，這些顆粒會在大氣中停留數小時，並隨著天氣模式的變化飄到其他地區。研究人員表示，了解碎片落下的確切路徑有助於組織了解這些顆粒可以傳播到哪里以及哪些人群會受到影響。
近乎實時的跟踪還可以更快地回收墜落後倖存的碎片。快速恢復尤其重要，因為某些物體可能含有危險材料。
“1996年，俄羅斯火星96號飛船的殘骸脫離了軌道。人們認為它已經燒毀了，它的所有放射性能量都落入了海洋。當時人們試圖追踪它，但它的位置從未得到證實，”費爾南多說。 “最近，一組科學家在智利的一座冰川中發現了人造钚，他們認為這是能源在下降時爆炸並污染該地區的證據。額外的監測工具將是有益的，特別是在碎片含有放射性物質的罕見情況下。”
完善現有的空間跟踪方法
到目前為止，科學家一直依靠雷達來監測近地軌道物體並預測它們進入大氣層的時間和地點。這些預測有時可能會誤差數千公里。地震測量為碎片進入大氣層後的跟踪提供了寶貴的補充，提供了其實際軌蹟的記錄。
費爾南多說：“如果你想提供幫助，重要的是要知道它在哪裡快速下降——例如，在 100 天而不是 100 秒內。” “開發盡可能多的方法來跟踪和表徵空間碎片非常重要。”
