Milhares de objetos artificiais ejetados orbitam a Terra e, quando pedaços desses detritos espaciais caem de volta à superfície, podem representar um perigo para as pessoas na Terra. Para ajudar a determinar onde os detritos podem cair, um cientista da Universidade Johns Hopkins contribuiu com uma nova abordagem que utiliza sistemas existentes de monitorização de sismos para rastrear objetos à medida que estes reentram na atmosfera.
Este método depende de uma rede de sismógrafos, instrumentos projetados para detectar movimentos do solo causados por terremotos. Essa abordagem pode fornecer informações mais precisas, quase em tempo real, do que as normalmente disponíveis hoje, facilitando a localização e a recuperação de detritos que possam estar queimados, danificados ou perigosos.
“As reentradas estão a acontecer com mais frequência. No ano passado tivemos vários satélites a reentrar na nossa atmosfera todos os dias, e não temos nenhuma verificação independente de onde entraram, se se partiram em pedaços, se queimaram na atmosfera, ou alcançaram o solo,” disse o autor principal Benjamin Fernando, um estudante de doutoramento que estuda terramotos na Terra, Marte e outros planetas do sistema solar. “É um problema crescente e vai piorar.”
O estudo foi publicado em 22 de janeiro na revista Ciência.
Reconstrução do caminho final da espaçonave
Fernando e seu coautor, Constantinos Charalambous, pesquisador do Imperial College London, testaram a técnica analisando o retorno de destroços da espaçonave chinesa Shenzhou-15. O módulo orbital da espaçonave entrou na atmosfera da Terra em 2 de abril de 2024. Com cerca de 3,5 pés de largura e pesando mais de 1,5 toneladas, o objeto era grande o suficiente para representar potencialmente uma ameaça aos humanos, segundo os pesquisadores.
Quando os detritos espaciais entram na atmosfera, eles viajam mais rápido que a velocidade do som. Essa velocidade extrema cria estrondos sônicos, também conhecidos como ondas de choque, semelhantes às criadas por um jato militar. Essas ondas de choque causam vibrações que viajam pelo solo, acionando sismômetros no caminho dos detritos. Ao determinar quais sensores detectaram as vibrações e quando, os cientistas podem rastrear a direção de deslocamento do objeto e estimar onde ele pode ter caído.
O que os sensores de terremoto podem mostrar
Usando dados de 127 sismógrafos no sul da Califórnia, a equipe calculou a velocidade e a trajetória do módulo Shenzhou-15. O objeto correu pela atmosfera a cerca de Mach 25-30, rumo ao nordeste sobre Santa Bárbara e Las Vegas a cerca de dez vezes a velocidade do avião a jato mais rápido.
A força dos sinais sísmicos também permitiu aos investigadores estimar a altura do módulo e determinar quando este entrou em colapso. Combinando essas informações com cálculos de velocidade e direção, eles descobriram que os destroços voaram cerca de 40 quilômetros ao norte da trajetória prevista pelo Comando Espacial dos EUA, que depende do rastreamento orbital antes da reentrada.
Por que o rastreamento preciso é importante
Quando os detritos queimam durante a descida, podem liberar partículas tóxicas que permanecem na atmosfera por horas e são transportadas para outras regiões conforme as condições climáticas mudam. Conhecer a trajetória exata da queda dos detritos ajuda as organizações a compreender para onde as partículas podem viajar e quais populações podem ser afetadas, observam os pesquisadores.
O rastreamento quase em tempo real também permite uma recuperação mais rápida dos detritos que sobreviveram à queda. A recuperação rápida é especialmente importante porque alguns objetos podem conter substâncias perigosas.
“Em 1996, os destroços da espaçonave russa Mars-96 caíram de órbita. As pessoas pensaram que ela havia queimado e sua fonte de energia radioativa caiu intacta no oceano. Na época, as pessoas tentaram rastreá-la, mas sua localização nunca foi confirmada”, disse Fernando. “Mais recentemente, uma equipa de cientistas encontrou plutónio artificial num glaciar no Chile, o que eles acreditam ser uma prova de que uma fonte de energia explodiu durante a descida e contaminou a área. Seria útil para nós termos ferramentas de rastreio adicionais, especialmente nos raros casos em que os detritos contêm material radioactivo.”
Complementando métodos de rastreamento existentes no espaço
Até agora, os cientistas confiaram fortemente no radar para monitorar objetos na órbita baixa da Terra e prever quando e onde eles reentram na atmosfera. Essas previsões às vezes podem estar erradas por milhares de quilômetros. As medições sísmicas oferecem um complemento valioso ao rastrear os detritos depois de entrarem na atmosfera, fornecendo um registo do seu percurso real.
“Se você quiser ajudar, é importante determinar rapidamente onde caiu – por exemplo, em 100 segundos, não em 100 dias”, disse Fernando. “É importante desenvolvermos tantas metodologias quanto possível para rastrear e caracterizar detritos espaciais.”
