Bilim adamları, düşen uzay çöpünün kontrolsüz yeniden girişini izlemek için yeni bir yol buldular.
Atmosfere yumruk atarken, uzay enkazı parçaları, genellikle aşağıda olanlara odaklanan yer tabanlı aletler tarafından tespit edilebilen sonik patlamalar yaratır: huzursuz gezegenimizin iç gümbürtülerini izleyen sismik sensörler.
Bu sadece teori de değil: Johns Hopkins Üniversitesi'nden gezegen bilimci Benjamin Fernando ve Imperial College London'dan mühendis Constantinos Charalambous, Shenzhou-15 yörünge modülünün 2024 yeniden girişi üzerine hipotezlerini test etti.
Sismik sensörler tarafından toplanan veriler, sadece yeniden girişin kendisinden değil, aynı zamanda hız, irtifa aralığı, boyutu, iniş açısı ve parçalanmasının zamanlamasının da hassas ölçümler verdi.
Araştırmacılar, “Devreş, çok özel parçalanma gözlemleri, enkaz dağılma dinamiklerine dair içgörüler sunuyor ve uzay durumsal farkındalığı ve enkaz tehlikesi azaltması için açık etkiler sunuyor” diye yazıyorlar.
Düşen nesnenin sonik uyanışının bir örneği. (Sophia Economon ve Benjamin Fernando)
Uzay enkazı artan bir endişe kaynağıdır. Avrupa Uzay Ajansı’nın Nisan 2025 raporuna göre, Dünya yörüngesinde tahmini 1,2 milyon adet potansiyel olarak tehlikeli uzay çöpü var ve bu sayı sadece daha fazla uydu operasyonel yaşam sürelerinin sonuna ulaştıkça artacak.
Bu nitelikteki 'ölü' bir uzay aracı iletilemez veya kontrol edilemez; başka bir çöp parçasıyla çarpışırsa veya yörüngesi yeniden giriş için yeterince bozarsa, yapabileceğimiz tek şey izlemektir.
Ancak Fernando ve Charalambus'a göre, bunu düşündüğümüzden çok daha etkili bir şekilde izleyebiliriz. Uzay enkazının nerede, ne kadar yüksek, ne kadar hızlı ve nasıl yeniden girdiğini bilmek, atmosferik yeniden girişin dinamiklerini daha iyi anlamamıza ve parçaların nereye düşeceğini takip etmemize yardımcı olabilir.
Sonik bir patlama, bir nesne bir ortamda ses hızından daha hızlı hareket ettiğinde ne olduğudur. İsim biraz yanıltıcıdır - Bu bir ayrık patlama değil, daha fazla bir uyanış, hızlanan nesnenin arkasındaki bir koni şeklinde sıkıştırılan dışa hareket eden basınç dalgaları tarafından oluşturulan bir şok dalgası.
Dünya atmosferine uzaydan giren nesneler genellikle ses hızından daha hızlı düşer, süpersonik ve hatta hipersonik hızlara ulaşır. Atmosfer boyunca akarlarlar, bir patlama olarak yolunda dinleyiciler tarafından duyulabilen bir akustik enerji konasını izlerler.
Sismik sensörler, builtDünya'nın derinliklerinden gelen akustik sinyalleri tespit etmek için üretilmiştir. Bununla birlikte, araştırmacılar bu aletlerin düşen uzay enkazının akustik Mach konisini de izleyebileceğini belirttiler.
2 Nisan 2024'te atılan Shenzhou-15 yörünge modülü, Dünya'nın güney Kaliforniya üzerindeki atmosferine yeniden girdi. T2 2.2 metre (7,2 fit) ve 1.5 metrik ton, hem havacılık hem de yer tabanlı altyapı için tehlike oluşturacak kadar büyük ve ağırdı - bu tür bir izleme için mükemmel bir test çantası.
Araştırmacılar, halka açık Güney Kaliforniya Sismik Ağı ve Nevada Sismik Ağı'na erişti ve modülün geçişinin kanıtlarını aradılar. Dünya'nın yüzeyinde aşağı inen Samach konisiyle tutarlı imzalar buldular ve nesnenin son uçuşunu ve yıkımını yeniden inşa ettiler.
Şok dalgalarının zaman içinde farklı yerlerde nasıl kaydedildiğini gösteren bir animasyon. (Benjamin Fernando)
Sismik verilere göre, modül, kişinin giriş öncesi yörüngesel karakterizasyonu ile tutarlı olan Mach 25 ila 30 civarında bir hızla ilerliyordu ve bu da hızını saniyede yaklaşık 7,8 kilometre (4.8 mil) olarak belirledi.
Araştırmacılar ayrıca, düşüşün daha önceki kısmı tek bir büyük patlama sinyali üretirken, daha sonra nesnenin parçalanmasının zemin raporlarıyla tutarlı olarak, çoklu, daha küçük patlama sinyallerinin karmaşık bir trenine dönüştüğünü buldular.
Sonuçta, modül düştüğü gibi atmosferde zararsız bir şekilde yandı, ancak sonuçlar yeniden girişli bir uçuşun özelliklerinin sismik istasyonlar tarafından etkili ve hassas bir şekilde izlenebileceğini gösteriyor. Bu kadar tamamen yanmamış nesneler için, bu bir gün yere düşen parçalar için en olası enkaz alanını bulmaya yardımcı olabilir.
Araştırmacılar, “Bu nesneler mutlaka süpersonik hızlarda atmosfere yeniden girdikleri için, en büyük parçalar zemini etkilerse, sonik patlamaları tespit edilmeden önce bunu yapacaklar” diye yazıyor. "Bununla birlikte, sismoakustik yöntemlere dayalı tespit ve izleme, enkazın yerde başka türlü elde edilebileceğinden daha hızlı ve hassas bir şekilde bulunmasını sağlar."
Bir başka endişe, nesne yanar ve parçalandıkça serbest bırakılabilecek potansiyel olarak tehlikeli aerosol büyüklüğündeki partiküllerin dağılmasıdır. Bu başarısızlık durumlarının nasıl oynandığını bilmek, bilim insanlarının bu bulutların nerede ve nasıl dağıldığını modellemelerine yardımcı olabilir.
Şimdilik, kontrolsüz reensiyonlar tam olarak böyle kalır. Yine de onları engelleyemesek de, yeni araştırma, nasıl düştüklerini izlemek ve anlamak için halka açık araçları kullanabileceğimiz bir yol gösteriyor.
Araştırma Science dergisinde yayınlandı.
