Тысячи рукотворных объектов, отработавших свой срок, вращаются вокруг Земли, превращаясь в космический мусор. Их падение на поверхность планеты представляет растущую угрозу. Чтобы точнее определять, куда могут упасть обломки, ученые из Университета Джонса Хопкинса предложили новый подход – они использовали существующие системы мониторинга землетрясений для отслеживания объектов при их входе в атмосферу.
Этот метод основан на использовании сетей сейсмометров – приборов, предназначенных для обнаружения колебаний земной поверхности. В отличие от традиционных способов прогнозирования, новый подход позволяет получать более точную информацию практически в реальном времени. Это значительно упрощает поиск и сбор обломков, которые могут быть повреждены, частично сгореть или содержать опасные материалы.
«Количество входов в атмосферу постоянно растет. В прошлом году в нашу атмосферу ежедневно входили несколько спутников, и у нас нет независимого подтверждения, где именно это произошло, развалились ли они на части, сгорели ли или достигли земли, – отмечает ведущий автор исследования Бенджамин Фернандо. – Это усугубляющаяся проблема».
Исследователи протестировали свою методику, проанализировав вход в атмосферу обломков орбитального модуля китайского корабля «Шэньчжоу-15». Когда космический мусор на сверхзвуковой скорости входит в плотные слои атмосферы, он создает ударные волны, подобные тем, что издают военные самолеты. Эти волны вызывают вибрации, которые распространяются по земле и улавливаются сейсмометрами. Определяя, какие датчики и в какое время зафиксировали колебания, ученые могут проследить траекторию объекта и оценить его возможное место падения.
Используя данные 127 сейсмометров, расположенных на юге Калифорнии, команда рассчитала скорость и траекторию модуля «Шэньчжоу-15». Объект двигался со скоростью, в 25–30 раз превышающей скорость звука, что примерно в десять раз быстрее самого скоростного реактивного самолета. Анализ показал, что реальная траектория обломков прошла примерно в 40 километрах к северу от пути, спрогнозированного Космическим командованием США, которое полагается на данные орбитального слежения до входа в атмосферу.
Точное отслеживание крайне важно, поскольку при сгорании мусора в атмосфере могут выделяться токсичные частицы, способные часами оставаться в воздухе и переноситься ветром на большие расстояния. Знание точной траектории падения помогает понять, какие регионы и население могут подвергнуться воздействию этих веществ. Кроме того, оперативное отслеживание позволяет быстрее обнаруживать уцелевшие фрагменты, что особенно актуально, если они содержат опасные материалы, например, радиоактивные элементы.
«В 1996 году обломки российского аппарата «Марс-96» сошли с орбиты. Считалось, что его радиоактивный источник питания сгорел в атмосфере, но позже ученые обнаружили искусственный плутоний в леднике в Чили. Они полагают, что это свидетельство разрушения источника питания при падении и загрязнения местности, – поясняет Фернандо. – Нам выгодно иметь дополнительные инструменты отслеживания, особенно для тех редких случаев, когда обломки содержат радиоактивные материалы».
До сих пор для мониторинга объектов на низкой околоземной орбите ученые в основном использовали радары, однако их прогнозы могут быть неточными на тысячи километров. Сейсмические измерения предлагают ценное дополнение, отслеживая мусор уже после его входа в атмосферу и предоставляя фактическую запись его пути. По словам исследователей, разработка как можно большего числа методологий для отслеживания и характеристики космического мусора – важнейшая задача для обеспечения безопасности.
