Ежедневно на Землю падает в среднем три крупных фрагмента космического мусора — старые спутники и отработавшие ступени ракет. Но мы почти ничего не знаем о том, куда именно они приземляются и что происходит с ними в атмосфере. Новое исследование предлагает неожиданный способ: использовать сейсмические датчики, предназначенные для землетрясений, чтобы в реальном времени отслеживать звуковые удары от сверхзвукового падения обломков.

Почему текущие методы не справляются

Траектории падающего мусора предсказывают с помощью глобальной сети радаров и оптических телескопов, рассказывает Space.com. Это работает, пока объект находится на орбите. Но на высоте ниже 200–300 км начинается хаотичное взаимодействие с атмосферой.

«Радары и оптическое слежение отлично работают, когда объект на орбите, — объясняет ведущий автор исследования Бенджамин Фернандо из Университета Джонса Хопкинса. — Но ниже пары сотен километров взаимодействия с атмосферой становятся очень хаотичными, и не всегда понятно, где именно произойдёт вход в атмосферу».

Радары распределены по планете неравномерно, а их данные не всегда доступны всем, кому они нужны. В результате мы часто не знаем точного места падения.

Сейсмические датчики как «уши» планеты

Сейсмическая сеть покрывает значительную часть суши гораздо плотнее, чем радары. Датчики фиксируют не только землетрясения, но и взрывы, шум трафика и даже крики китов в океане. Они превращают вибрации грунта в электрические сигналы и доступны онлайн почти в реальном времени.

Фернандо и его коллеги из Имперского колледжа Лондона применили эту сеть, чтобы реконструировать траекторию орбитального модуля китайского корабля «Шэньчжоу-17», который отделился и упал в апреле 2024 года.

Модуль массой 1,5 тонны ожидали в южной части Тихого океана или в северной Атлантике. Оба прогноза оказались ошибочными. Сейсмические данные из 127 датчиков в Калифорнии показали: звуковой удар (sonic boom) от сверхзвукового падения прошёл примерно на 40 км севернее предсказанной траектории. Некоторые фрагменты могли упасть где-то между Бейкерсфилдом и Лас-Вегасом — над территорией, где живёт 50 миллионов человек.

«Это не значит, что обломки обязательно достигли поверхности, но могли бы», — отметил Фернандо.

Преимущества метода

Сейсмические датчики не могут предсказывать место падения заранее, но позволяют очень быстро (за минуты или часы вместо дней и недель) определить траекторию, скорость, угол входа и частично процесс разрушения объекта. Это даст возможность оперативно искать токсичные обломки (например, топливные баки или радиоактивные элементы) и минимизировать экологический ущерб.

«Сверхзвуковой объект всегда опережает свой звуковой удар, — поясняет Фернандо. — Вы всегда увидите его раньше, чем услышите. Если он упадёт на землю — мы ничего не сможем сделать. Но мы можем сократить время поиска обломков с дней или недель до минут или часов».

Проверка заявлений SpaceX и будущие перспективы

Метод может помочь ответить на важный вопрос: действительно ли спутники Starlink полностью сгорают в атмосфере, как утверждает SpaceX? Многие эксперты сомневаются, что топливные баки и аккумуляторы из сверхпрочных материалов полностью разрушаются.

«SpaceX заявляет, что спутники Starlink полностью сгорают над Тихим океаном, но у нас нет способа это проверить», — говорит Фернандо.

Сейсмическая сеть ограничена сушей, но уже существуют акустические сенсоры, которые «слышат» на тысячи километров. Они фиксируют запуски Starship из Техаса даже на Аляске. В будущем учёные планируют комбинировать оба типа датчиков, чтобы отслеживать падения над океанами.

Вкратце

Учёные из Университета Джонса Хопкинса и Имперского колледжа показали: сейсмические датчики землетрясений могут отслеживать звуковые удары от падающего космического мусора в реальном времени. Метод позволяет быстро определять траекторию, скорость и процесс разрушения обломков, сокращая время поиска токсичных фрагментов с недель до часов. Это особенно важно для проверки заявлений SpaceX о полном сгорании спутников Starlink. В будущем комбинация сейсмических и акустических сетей может дать глобальное покрытие, включая океаны.