Senzori za potrese otkrili nešto sasvim novo, a na Zemlju dolazi iz svemira

Dok komadi svemirskih krhotina probijaju atmosferu, stvaraju zvučne udare koji se mogu detektirati instrumentima na tlu, onima koji su inače usmjereni na ono što se događa ispod površine: seizmičkim senzorima koji prate unutarnja podrhtavanja našeg nemirnog planeta.

Ne radi se samo o teoriji. Planetarni znanstvenik Benjamin Fernando sa Sveučilišta Johns Hopkins i inženjer Constantinos Charalambous s Imperial Collegea u Londonu testirali su svoju hipotezu na ponovnom ulasku u atmosferu orbitalnog modula Shenzhou-15 2024. godine.

Podaci prikupljeni seizmičkim senzorima omogućili su precizna mjerenja, ne samo samog ulaska u atmosferu, već i brzine objekta, raspona visine, veličine, kuta spuštanja te vremena fragmentacije tijekom pada.

"Promatranja kaskadne, multiplikativne fragmentacije pružaju uvid u dinamiku raspada svemirskog otpada, s jasnim implikacijama za praćenje situacije u svemiru i ublažavanje opasnosti od krhotina", napisali su istraživači u svom radu, prenosi Science Alert.

Svemirski otpad predstavlja sve veći problem. Prema izvješću Europske svemirske agencije iz travnja 2025., procjenjuje se da se u Zemljinoj orbiti nalazi oko 1,2 milijuna potencijalno opasnih komada svemirskog otpada, a taj će broj samo rasti kako sve više satelita bude dosezalo kraj svog operativnog vijeka.

"Neaktivne" svemirske letjelice ove vrste nije moguće kontrolirati ni komunicirati s njima. Ako se sudare s drugim krhotinama ili im orbita dovoljno oslabi da ponovno uđu u atmosferu, jedino što možemo jest promatrati.

Naziv je pomalo varljiv

No, prema Fernandu i Charalambousu, to promatranje može biti daleko učinkovitije nego što se dosad mislilo. Poznavanje mjesta, visine, brzine i načina na koji se objekt raspada tijekom ponovnog ulaska u atmosferu pomaže boljem razumijevanju dinamike tog procesa i procjeni gdje bi dijelovi mogli pasti.

Zvučni udar nastaje kada se objekt kreće brže od brzine zvuka u nekom mediju. Naziv je pomalo varljiv jer se ne radi o jednom jedinom prasku, već o svojevrsnom tragu, udarnom valu nastalom kompresijom valova tlaka koji se šire prema van i oblikuju u stožac iza objekta u kretanju.

Objekti koji iz svemira ulaze u Zemljinu atmosferu često se kreću brže od brzine zvuka, dostižući nadzvučne pa čak i hipersonične brzine. Probijaju se kroz atmosferu, ostavljajući za sobom stožac akustične energije koji se promatračima na tlu očituje kao snažan zvučni udar.

Seizmički senzori dizajnirani su za detekciju akustičnih signala koji dolaze iz dubine Zemlje. Ipak, istraživači su pretpostavili da bi ti instrumenti mogli registrirati i akustični Machov stožac svemirskog otpada koji pada kroz atmosferu.

Dana 2. travnja 2024. odbačeni orbitalni modul Shenzhou-15 ponovno je ušao u atmosferu iznad južne Kalifornije. S duljinom od 2,2 metra i masom od 1,5 tona bio je dovoljno velik i težak da predstavlja opasnost za zrakoplovstvo i infrastrukturu na tlu, što ga je činilo idealnim testnim primjerom.

Istraživači su koristili javno dostupne podatke Seizmičke mreže južne Kalifornije i Seizmičke mreže Nevade te tražili dokaze prolaska modula. Pronašli su signale u skladu s udarima Machova stošca na površinu Zemlje te rekonstruirali završnu putanju i raspad objekta.

"Preciznije lociranje krhotina"

Prema seizmičkim podacima, modul se kretao brzinom od oko Mach 25 do 30, što se poklapalo s ranijim procjenama njegove orbitalne brzine od oko 7,8 kilometara u sekundi.

Istraživači su također utvrdili da je rani dio pada proizveo jedan snažan signal zvučnog udara, koji se kasnije raspao u složen niz manjih udara, što odgovara izvješćima s tla o fragmentaciji objekta.

Modul je na kraju bezopasno izgorio u atmosferi, no rezultati pokazuju da se karakteristike ponovnog ulaska mogu učinkovito i precizno pratiti seizmičkim postajama. Kod objekata koji se ne bi u potpunosti raspali, ova metoda bi jednog dana mogla pomoći u lociranju najvjerojatnijeg područja pada krhotina.

"Budući da ti objekti nužno ponovno ulaze u atmosferu nadzvučnim brzinama, ako najveći fragmenti udare u tlo, to će se dogoditi prije nego što njihovi zvučni udari budu detektirani", napisali su istraživači. "Ipak, detekcija i praćenje seismoakustičkim metodama omogućuju brže i preciznije lociranje krhotina na tlu nego što bi to inače bilo moguće."

Dodatnu zabrinutost predstavlja raspršivanje potencijalno opasnih čestica veličine aerosola koje se mogu osloboditi dok objekt gori i raspada se. Razumijevanje načina na koji se takvi procesi odvijaju moglo bi pomoći znanstvenicima u modeliranju kretanja i širenja tih oblaka.

Za sada, nekontrolirani povratci svemirskih objekata ostaju upravo to. Iako ih možda ne možemo spriječiti, novo istraživanje pokazuje da uz pomoć javno dostupnih alata možemo bolje pratiti i razumjeti kako ti objekti padaju prema Zemlji.