Foto: Shutterstock

Senzory zemětřesení jako nástroj pro sledování vesmírného odpadu

Autor původního článku: redakce

Senzory zemětřesení mohou být klíčem k sledování nebezpečného vesmírného odpadu, který se vrací zpět na planetu. Padající vesmírný odpad se stává reálným nebezpečím a vědci našli chytrý nový způsob, jak ho sledovat pomocí přístrojů, které již naslouchají samotné Zemi. Využitím sítí senzorů zemětřesení mohou vědci sledovat sonické třesky, které vznikají, když vesmírný odpad proráží atmosféru, což odhaluje, kde se pohyboval, rozpadl a možná dopadl na zem.

Nový přístup k monitorování vesmírného odpadu

Tisíce vyřazených lidských objektů obíhají kolem Země a když se kusy tohoto vesmírného odpadu vrací na povrch, mohou představovat riziko pro lidi na zemi. Aby bylo možné identifikovat, kde by mohl odpad dopadnout, vědec z Johns Hopkins University přispěl k novému přístupu, který využívá stávající systémy monitorování zemětřesení k sledování objektů při jejich opětovném vstupu do atmosféry. Tato metoda se spoléhá na sítě seismometrů, přístrojů navržených k detekci pohybu země při zemětřeseních. Tento přístup může poskytnout přesnější informace v téměř reálném čase, než jaké jsou dnes obvykle dostupné, což usnadňuje nalezení a zotavení odpadu, který může být spálený, poškozený nebo nebezpečný.

„Opětovné vstupy se dějí častěji. Minulý rok jsme měli několik satelitů vstupujících do naší atmosféry každý den a nemáme nezávislé ověření, kde vstoupily, zda se rozpadly na kusy, zda shořely v atmosféře nebo zda dopadly na zem,“ řekl hlavní autor Benjamin Fernando, postdoktorandský výzkumný pracovník, který studuje zemětřesení na Zemi, Marsu a dalších planetách ve sluneční soustavě. „Toto je rostoucí problém a bude se zhoršovat.“ Výzkum byl publikován 22. ledna v časopise Science.

Rekonstrukce konečné dráhy kosmické lodi

Fernando a jeho spoluautor Constantinos Charalambous, výzkumný pracovník na Imperial College London, testovali tuto techniku analýzou opětovného vstupu odpadu z čínské kosmické lodi Shenzhou-15. Orbitální modul kosmické lodi vstoupil do zemské atmosféry 2. dubna 2024. Objekt o šířce asi 3,5 stopy a hmotnosti více než 1,5 tuny byl podle výzkumníků dostatečně velký, aby potenciálně ohrozil lidi.

Když vesmírný odpad padá do atmosféry, pohybuje se rychleji než zvuk. Tato extrémní rychlost vytváří sonické třesky, také známé jako rázové vlny, podobné těm, které generují vojenské tryskáče. Tyto rázové vlny způsobují vibrace, které se pohybují po zemi a aktivují seismometry podél dráhy odpadu. Identifikací, které senzory detekovaly vibrace a kdy, mohou vědci sledovat směr pohybu objektu a odhadnout, kde mohl dopadnout.

Co mohou senzory zemětřesení odhalit

Použitím dat ze 127 seismometrů napříč jižní Kalifornií tým vypočítal jak rychlost, tak trajektorii modulu Shenzhou-15. Objekt se pohyboval atmosférou přibližně rychlostí Mach 25-30, pohybující se severovýchodně přes Santa Barbaru a Las Vegas asi desetkrát rychleji než nejrychlejší tryskové letadlo. Síla seismických signálů také umožnila výzkumníkům odhadnout výšku modulu a určit, kdy se rozpadl. Kombinací těchto informací s výpočty rychlosti a směru zjistili, že odpad cestoval asi 25 mil severně od dráhy předpovězené U.S. Space Command, která se spoléhá na sledování oběžné dráhy před opětovným vstupem.

Proč je přesné sledování důležité

Když odpad hoří během sestupu, může uvolňovat toxické částice, které zůstávají v atmosféře hodiny a driftují do jiných oblastí, jak se mění počasí. Znalost přesné dráhy padajícího odpadu pomáhá organizacím pochopit, kam by tyto částice mohly cestovat a které populace by mohly být vystaveny, uvedli výzkumníci. Sledování v téměř reálném čase také umožňuje rychlejší zotavení odpadu, který přežije pád. Rychlé zotavení je obzvláště důležité, protože některé objekty mohou obsahovat nebezpečné materiály.

„V roce 1996 odpad z ruské kosmické lodi Mars 96 vypadl z oběžné dráhy. Lidé si mysleli, že shořel, a jeho radioaktivní zdroj energie přistál neporušený v oceánu. Lidé se ho tehdy snažili sledovat, ale jeho umístění nebylo nikdy potvrzeno,“ řekl Fernando. „Nedávno skupina vědců našla umělý plutonium v ledovci v Chile, o kterém se domnívají, že je důkazem, že zdroj energie se během sestupu roztrhl a kontaminoval oblast. Bylo by prospěšné mít další nástroje pro sledování, zejména pro ty vzácné případy, kdy odpad obsahuje radioaktivní materiál.“

Doplňování stávajících metod sledování vesmíru

Až dosud se vědci do značné míry spoléhali na radar pro monitorování objektů na nízké oběžné dráze Země a předpovídání, kdy a kde by znovu vstoupily do atmosféry. Tyto předpovědi mohou být někdy nepřesné o tisíce mil. Seismická měření nabízejí cenný doplněk sledováním odpadu poté, co vstoupí do atmosféry, a poskytují záznam o jeho skutečné dráze.

„Pokud chcete pomoci, záleží na tom, zda zjistíte, kde spadl rychle – například za 100 sekund místo 100 dní,“ řekl Fernando. „Je důležité, abychom vyvinuli co nejvíce metodologií pro sledování a charakterizaci vesmírného odpadu.“