Deșeurile spațiale care cad din orbită și se prăbușesc spre Pământ reprezintă o amenințare tot mai mare. Într-adevăr, vechile sateliți și părți ale navelor spațiale reintră în atmosfera planetei noastre de mai mult de trei ori pe zi, scrie cnn.com.
Când aceste obiecte ard în atmosferă, ele pot elibera substanțe nocive, iar dacă ajung la suprafața Pământului, pot contamina mediul și se pot ciocni cu clădiri, alte infrastructuri și, eventual, chiar cu oameni.
Cu toate acestea, urmărirea resturilor care cad în încercarea de a atenua impactul lor este complicată, deoarece deșeurile spațiale pot ieși brusc din orbită, deoarece se deplasează cu viteze de până la 18.000 de mile pe oră.
Metodele actuale de monitorizare a deșeurilor spațiale care cad utilizează radarul și urmărirea optică, dar acestea au dificultăți în a prezice cu precizie unde ar putea ateriza majoritatea obiectelor, mai ales dacă resturile se rup în timpul reintrării în atmosfera Pământului. Lipsa datelor precise de localizare poate întârzia sau împiedica recuperarea reziduurilor spațiale toxice periculoase.
Acum, cercetătorii de la Universitatea Johns Hopkins și Imperial College London spun că au găsit o nouă metodă de a detecta deșeurile spațiale în timpul reintrării lor în atmosferă. Abordarea lor utilizează seismometre, instrumente care detectează în mod normal cutremurele din sol.
Trucul constă în căutarea datelor care indică un boom sonic – unda de șoc produsă atunci când un obiect depășește viteza sunetului – pe care resturile care cad o generează în timp ce se prăbușesc prin atmosferă.
Deșeurile spațiale care cad din orbită și se prăbușesc spre Pământ reprezintă o amenințare tot mai mare. Într-adevăr, vechile sateliți și părți ale navelor spațiale reintră în atmosfera planetei noastre de mai mult de trei ori pe zi.
„Știm de mult timp că deșeurile spațiale care reintră în atmosferă produc boom-uri sonice, exact la fel cum meteoroizii naturali sau avioanele supersonice produc boom-uri sonice”, a spus Benjamin Fernando, cercetător postdoctoral la Johns Hopkins, care studiază cutremurele pe Marte, Pământ și alte planete din sistemul nostru solar.
„Am lucrat mult la o misiune NASA numită InSight, în cadrul căreia am încercat să folosim meteoroizii ca surse seismice pe Marte, cu un singur seismometru”, a adăugat Fernando, care a scris împreună cu Constantinos Charalambous, cercetător la Imperial College London, un articol despre noua metodă, publicat joi în revista Science.
Modulul de aterizare InSight, care a aterizat pe Marte în 2018, a detectat peste 1.300 de cutremure marțiene, dintre care câteva au fost produse de meteoroizi care au lovit suprafața, mai degrabă decât de mișcarea rocilor din interiorul planetei. InSight a reușit să „audă” undele de șoc produse de meteoroizi atunci când au intrat în atmosfera rarefiată a lui Marte și apoi să identifice cu precizie locul impactului. Mars Reconnaissance Orbiter al NASA a survolat ulterior aceste cratere pentru a le studia și fotografia, dezvăluind informații importante despre suprafața planetei roșii.
„Pasul important în acest articol a fost preluarea unor tehnici pe care le-am dezvoltat pentru studierea meteoroizilor naturali de pe Pământ și Marte și aplicarea lor la studiul deșeurilor spațiale de pe Pământ”, a spus Fernando.
„Dar, în multe privințe, deșeurile spațiale sunt destul de diferite de obiectele spațiale naturale – ele tind să intre în atmosferă mai lent și la un unghi mult mai mic. De asemenea, tind să se fragmenteze într-un mod mult mai complicat și, într-adevăr, reprezintă un risc mult mai mare pentru oamenii de la sol”, a adăugat Fernando.
O predicție diferită
Pentru a-și testa metoda, cercetătorii au folosit reintrarea necontrolată a navei spațiale chineze Shenzhou-15, o misiune din 2022 către stația spațială Tiangong. Modulul orbital al navei spațiale, cu o lățime de 3,5 picioare (aproximativ 1 metru) și o greutate de peste 1,5 tone, a reintrat în atmosferă în aprilie 2024 deasupra Californiei.
Pe măsură ce nava spațială ardea în atmosferă, boom-urile sonice produse de aceasta au ajuns la sol, creând vibrații care au fost detectate de seismometre, dar care nu semănau cu cutremurele. Studiul a analizat datele de la 125 de astfel de instrumente, utilizând intensitatea citirilor pentru a reconstitui traiectoria obiectului pe cer.
În comparație cu o proiecție a Forțelor Spațiale ale SUA folosind date radar, metoda exploziilor sonice a returnat o traiectorie cu 25 de mile (40 de kilometri) mai la sud. „Nu au fost recuperate fragmente de resturi”, a spus Fernando, „așa că tot ce putem spune este că vedem ceva diferit de predicția Forțelor Spațiale”.
Cercetătorii au acum nevoie de mai multe teste pentru a verifica viabilitatea metodei. „Obiectivul nostru final este să producem un instrument pe care să îl putem integra într-un sistem civil de monitorizare”, a spus Fernando. „Să zicem că sunteți îngrijorat că ceva a căzut din cer peste California sau Londra – ați avea un instrument, bazat pe date open source, care vă poate ajuta să localizați locul unde s-a întâmplat acest lucru și, potențial, să informați eforturile de recuperare”, a adăugat el, referindu-se la datele de la seismografe, care sunt de obicei disponibile public.
Fernando a spus că boom-urile sonice ar fi detectate automat, permițând oamenilor să urmărească resturile căzute în câteva secunde sau minute de la începutul reintrării și să colecteze date importante despre locația potențialei contaminări atmosferice. Estimarea locului de impact ar dura puțin mai mult, deoarece ar trebui luate în considerare și alte variabile, cum ar fi vântul, dar instrumentul ar putea totuși să sugereze o locație suficient de repede pentru a sprijini o reacție rapidă.
Fernando a citat două exemple de probleme de mediu cauzate de resturile căzute.
Unul dintre ele este reintrarea în atmosferă a satelitului sovietic Kosmos 954 în 1978, care a împrăștiat resturi radioactive peste nordul Canadei. „Cea mai mare parte a acestora nu a fost niciodată recuperată”, a spus el. „Încă sunt radioactive.”
Celălalt este explozia unei rachete SpaceX Starship deasupra Caraibelor la începutul anului 2025, care a afectat aviația civilă și a împrăștiat resturi și metale grele în mediul marin și în zone rezidențiale.
„Un alt aspect de care devenim din ce în ce mai conștienți este că toate aceste reintrări încep să schimbe compoziția atmosferei”, a adăugat el. „Multe dintre substanțele chimice conținute în navele spațiale sunt destul de toxice. Unele dintre ele au un potențial clar de epuizare a stratului de ozon. Deci este o problemă destul de gravă și nu suntem siguri care este impactul, deoarece este încă o problemă relativ nouă.”
O nouă evoluție interesantă
Hugh Lewis, profesor de astronautică la Universitatea din Birmingham, Anglia, a remarcat că utilizarea unei rețele existente de senzori seismici face ca noua metodă să fie „o evoluție scalabilă, ieftină și interesantă”. Lewis nu a fost implicat în cercetare.
„Aceasta descrie o abordare care ne ajută să înțelegem ce se întâmplă atunci când o navă spațială sau o rachetă reintră în atmosferă – un proces care, din punct de vedere istoric, a fost foarte dificil de observat și măsurat, din cauza limitărilor sistemelor radar existente utilizate pentru urmărirea acestor obiecte în orbită și, adesea, din cauza distanței mari față de locul reintrării”, a declarat Lewis într-un e-mail.
Moriba Jah, profesor de inginerie aerospațială și mecanică inginerească la Universitatea din Texas la Austin, a spus că utilizarea rețelelor seismice pentru a extrage informații din reintrările atmosferice este un bun exemplu al modului în care datele „întâmplătoare” pot fi reutilizate. Jah, care nu a participat la studiu, a menționat că datele pot fi utilizate pentru a afla mai multe despre obiectele pe care oamenii de știință le-ar pierde din vedere în cea mai haotică fază a revenirii lor pe Pământ.
Cu toate acestea, el a avertizat cu privire la posibile limitări. „Această metodă se bazează pe unde de șoc puternice, în esență boom-uri sonice, care se cuplă la sol”, a scris Jah într-un e-mail. „Multe obiecte care reintră sunt prea mici sau se dezintegrează prea sus în atmosferă pentru a produce semnale de acest fel. Deci, nu va detecta majoritatea resturilor și nu este o soluție independentă la problema resturilor spațiale.”
De asemenea, va exista provocarea de a distinge semnalele de reintrare cauzate de deșeurile spațiale de cele care provin din alte surse, cum ar fi avioane, explozii sau fenomene naturale, a spus el. Cu o validare și integrare atentă alături de radar, urmărirea optică și prin satelit, metoda ar putea deveni „un instrument complementar util, mai degrabă decât o soluție universală”.
Îmbunătățirea colectării de informații despre obiectele care reintră în atmosferă este crucială nu numai pentru operațiunile de recuperare în timp util, ci și pentru a înțelege mai bine modul în care activitățile spațiale afectează societatea de pe Pământ, potrivit lui Davide Guzzetti, profesor asociat de inginerie aerospațială la Universitatea Auburn, care nu a fost implicat în studiu.
„Ceea ce mi se pare deosebit de fascinant este faptul că aceste măsurători pot oferi, de asemenea, informații despre dinamica fragmentării care are loc în timpul reintrării, nu doar despre traiectoria de reintrare”, a spus Guzzetti într-un e-mail. „Cu instrumentele potrivite și accesul la date seismice, este ușor de imaginat apariția unor proiecte științifice cetățenești, în care oamenii ajută la urmărirea și identificarea resturilor prin detectarea boom-urilor sonice.”
Comentează