地震传感器能“听见”太空垃圾坠入地球

这种方法依靠地震仪网络——地震仪是用于检测地震引起的地面运动的仪器。该方法能比目前常用手段提供更精确的近实时信息，从而更容易找到并回收那些可能已燃烧、受损或具有危险性的碎片。
该研究的主要作者本杰明·费尔南多是一名博士后研究员，研究地球、火星及太阳系其他行星的地震。他表示：“太空物体再入大气层的情况越来越频繁。去年，我们每天都有多个卫星进入大气层，但我们无法独立核实它们的进入位置、是否碎裂、是否在大气层中烧毁，或是是否落到了地面。这是一个日益严重的问题，而且情况还会持续恶化。”
这项研究于1月22日发表在《科学》杂志上。

重建航天器的最终路径
费尔南多和他的合著者、伦敦帝国理工学院研究员康斯坦丁诺斯·哈拉兰博斯通过分析中国神舟十五号飞船碎片的再入过程，对这项技术进行了测试。该飞船的轨道舱于2024年4月2日进入地球大气层。研究人员称，这个物体宽约3.5英尺（约1.07米），重逾1.5吨，体积大到足以对人员构成潜在危险。
当太空碎片冲入大气层时，其飞行速度超过音速。这种极高的速度会产生音爆（也称为冲击波），类似于军用喷气式飞机产生的冲击波。这些冲击波会引起地面振动，触发碎片路径上的地震仪。通过确定哪些传感器在何时检测到了振动，科学家们可以追踪物体的飞行方向，并估算其可能的着陆地点。

地震传感器能揭示什么
研究团队利用南加州127台地震仪的数据，计算出了神舟十五号轨道舱的速度和轨迹。该物体以大约25-30马赫的速度穿越大气层，向东北方向飞过圣巴巴拉和拉斯维加斯上空，速度约为最快喷气式飞机的十倍。
地震信号的强度还使研究人员能够估算轨道舱的高度，并确定其何时解体。将这些信息与速度和方向的计算相结合，他们发现碎片的实际路径比美国太空司令部预测的路径向北偏移了约25英里（约40.23公里）——美国太空司令部的预测依赖于再入前的轨道跟踪。

精确追踪为何重要
研究人员表示，碎片在下降过程中燃烧时，会释放有毒颗粒，这些颗粒会在大气中停留数小时，并随着天气变化飘向其他地区。了解坠落碎片的精确路径，有助于相关机构了解这些颗粒可能飘向何处，以及哪些人群可能受到影响。
近实时追踪还能让人们更快地回收坠落中幸存的碎片。快速回收尤为重要，因为有些物体可能含有危险材料。
费尔南多举例道：“1996年，俄罗斯‘火星96’航天器的碎片脱离轨道。当时人们以为它已烧毁，但其放射性动力源完好无损地坠入海洋。尽管当时人们试图追踪，但始终未能确认其位置。最近，一组科学家在智利的冰川中发现了人工钚，他们认为这证明该动力源在下降过程中破裂，污染了该地区。我们需要更多的追踪工具，尤其是在碎片含有放射性物质这种罕见情况下，这对我们大有裨益。”

补充现有太空追踪方法
在此之前，科学家们主要依靠雷达监测近地轨道物体，并预测它们何时何地再入大气层。这些预测有时会有数千英里的误差。而地震测量通过追踪碎片进入大气层后的情况，提供了其实际路径的记录，成为一种有价值的补充手段。
费尔南多表示：“如果想提供帮助，快速确定碎片的坠落位置至关重要——例如在100秒内而不是100天内。我们开发尽可能多的太空碎片追踪和特征描述方法，这一点非常重要。”