космический мусор

© https://www.esa.int/spaceinimages/Images/2017/03/Satellite_break-up by European Space Agency is licensed under Creative Commons Пазначэнне аўтарства - На тых самых умовах 3.0 міжнародная міжурадавая арганізацыя

Главная / Наука

Алексей Костин Опубликована сегодня в 13:01

Удар из орбиты слышен даже в недрах Земли: сигналы пришли оттуда, где их не ждали

Космический мусор всё чаще возвращается на Землю, и предсказать, где именно он упадёт, по-прежнему сложно. Ошибки в расчётах могут угрожать людям, инфраструктуре и природе. Теперь у учёных появился новый способ отслеживать такие объекты прямо во время их падения. Об этом сообщает Earth.

Почему возвращение космического мусора опасно

Старые спутники и элементы космических аппаратов могут годами оставаться на орбите, прежде чем гравитация начнёт тянуть их вниз. Во время входа в атмосферу объекты сталкиваются с экстремальным нагревом и давлением, из-за чего часто разрушаются на фрагменты, разлетающиеся на сотни километров.

Радиолокационные системы и телескопы эффективно работают до входа в плотные слои атмосферы. Однако затем горячая плазма блокирует сигналы, а ночное время и облачность снижают видимость. В результате прогнозы зон падения могут расходиться на целые континенты, что замедляет экстренные службы и увеличивает риски.

Как сейсмодатчики помогают отслеживать обломки

Новое исследование показало, что в отслеживании космического мусора могут помочь сейсмометры — приборы, обычно используемые для регистрации землетрясений. Работу возглавил Бенджамин Фернандо из Университета Джонса Хопкинса совместно с Константиносом Хараламбусом из Имперского колледжа Лондона.

Быстро движущиеся объекты при входе в атмосферу создают мощные звуковые удары. Когда ударная волна достигает поверхности Земли, сейсмические станции фиксируют характерные сигналы. Сравнивая время их прихода на разных станциях, учёные могут восстановить траекторию, скорость, высоту и характер разрушения объекта.

"Возвращения происходят всё чаще. В прошлом году в атмосферу входило несколько спутников в день, и у нас нет независимого подтверждения, где именно они вошли, распались ли на части или достигли поверхности", — отметил Бенджамин Фернандо.

Испытание метода на реальном примере

Для проверки подхода команда проанализировала возвращение орбитального модуля китайского корабля Shenzhou 15, произошедшее 2 апреля 2024 года. Объект массой около 1,5 тонны представлял потенциальную опасность при падении.

Наблюдатели заметили яркий болид над южной Калифорнией — далеко от ожидаемых зон. Более 120 сейсмических станций в Калифорнии и Неваде зафиксировали вибрации от звукового удара. По этим данным исследователи восстановили путь объекта от района Санта-Барбары в сторону Лас-Вегаса.

Скорость, высота и угол входа

Анализ показал, что скорость объекта составляла от Mach 25 до Mach 30 — примерно в десять раз быстрее современных реактивных самолётов. По временным задержкам сигналов удалось определить высоту полёта в диапазоне от 80 до 150 километров.

Сравнение истинной скорости и кажущегося движения по поверхности указало на очень пологий угол входа — около одного градуса. Это подтверждает выводы прошлых исследований: многие аппараты сначала "скользят" по верхним слоям атмосферы, прежде чем резко снижаться.

Почему важно понимать характер разрушения

Сейсмические данные показали, что разрушение происходило не в виде одного взрыва. Аппарат распадался каскадно: серия небольших фрагментаций следовала одна за другой в течение примерно двух секунд.

Более прочные элементы, например топливные баки, могут сохраняться дольше, тогда как панели и лёгкие конструкции сгорают раньше. Такой сценарий повышает вероятность того, что плотные фрагменты достигнут поверхности — проблема, давно обсуждаемая в контексте безопасности космических аппаратов в космосе.

Риски для здоровья и окружающей среды

При сгорании космического мусора в атмосферу попадают мельчайшие частицы, иногда содержащие токсичные металлы или опасные химические соединения. Ветер способен переносить их далеко от места входа.

"В 1996 году обломки аппарата Mars 96 считались полностью сгоревшими, но его радиоактивный источник питания упал в океан, и место так и не было точно найдено", — напомнил Фернандо.

Точное отслеживание помогает быстрее находить обломки и ограничивать контакт людей с потенциально опасными материалами.

Сравнение: радары и сейсмическое отслеживание

Радарные системы дают прогноз до входа в атмосферу, но быстро теряют точность при спуске. Сейсмическое отслеживание, напротив, фиксирует реальное движение объекта уже после начала разрушения. Оно работает ночью, при плазменных помехах и даёт данные в течение минут, а не дней или недель.

Плюсы и минусы сейсмического метода

Новый подход расширяет возможности мониторинга, но не лишён ограничений.

• работает в реальном времени во время входа в атмосферу;
• не зависит от освещения и радиопомех;
• использует уже существующие сети сейсмостанций.

К минусам относится необходимость плотной сети датчиков и сложная интерпретация сигналов без сопутствующих данных.

Советы по повышению безопасности

Комбинировать радарные и сейсмические методы наблюдения.
Использовать сейсмоданные для уточнения траекторий после входа.
Быстро информировать экстренные службы о зонах возможного падения.
Учитывать экологические риски при поиске обломков.