Milhares de objetos descartados criados pelo homem estão orbitando a Terra, e quando pedaços desse debris espacial caem de volta à superfície, eles podem representar riscos para as pessoas no chão. Para ajudar a identificar onde o debris pode cair, um cientista da Universidade Johns Hopkins contribuiu para uma nova abordagem que utiliza sistemas de monitoramento de terremotos existentes para rastrear objetos durante sua reentrada na atmosfera.
Esse método se baseia em redes de sismômetros, instrumentos projetados para detectar movimentos do solo causados por terremotos. A abordagem pode fornecer informações mais precisas em tempo quase real do que o que geralmente está disponível hoje, facilitando a localização e recuperação de debris que pode estar queimado, danificado ou ser perigoso.
“As reentradas estão acontecendo com mais frequência. No ano passado, tivemos múltiplos satélites entrando em nossa atmosfera a cada dia, e não temos verificação independente de onde eles entraram, se se desintegraram em pedaços, se queimaram na atmosfera ou se chegaram ao chão”, disse o autor principal Benjamin Fernando, um bolsista de pós-doutorado que estuda terremotos na Terra, em Marte e em outros planetas do Sistema Solar. “Esse é um problema crescente, e vai continuar piorando.”
A pesquisa foi publicada em 22 de janeiro na revista Science.
Reconstruindo o Caminho Final de uma NAVE Espacial
Fernando e seu coautor, Constantinos Charalambous, um pesquisador do Imperial College London, testaram a técnica analisando a reentrada de debris da nave espacial Chinesa Shenzhou-15. O módulo orbital da nave entrou na atmosfera da Terra em 2 de abril de 2024. Com cerca de 1,1 metros de largura e pesando mais de 1,5 toneladas, o objeto era grande o suficiente para potencialmente colocar em risco as pessoas, de acordo com os pesquisadores.
À medida que o debris espacial mergulha na atmosfera, ele viaja mais rápido que a velocidade do som. Essa velocidade extrema cria estrondos sonoros, também conhecidos como ondas de choque, semelhantes àquelas geradas por jatos militares. Essas ondas de choque causam vibrações que se propagam pelo solo, acionando sismômetros ao longo do caminho do debris. Identificando quais sensores detectaram as vibrações e quando, os cientistas podem rastrear a direção de viagem do objeto e estimar onde ele pode ter pousado.
O Que Sensores de Terremoto Podem Revelar
Usando dados de 127 sismômetros em todo o sul da Califórnia, a equipe calculou tanto a velocidade quanto a trajetória do módulo Shenzhou-15. O objeto atravessou a atmosfera a aproximadamente Mach 25-30, movendo-se em direção ao nordeste sobre Santa Barbara e Las Vegas a cerca de dez vezes a velocidade do jato mais rápido.
A intensidade dos sinais sísmicos também permitiu que os pesquisadores estimassem a altitude do módulo e determinassem quando ele se desintegrou. Combinando essa informação com cálculos de velocidade e direção, eles descobriram que o debris viajou cerca de 25 milhas ao norte do caminho previsto pelo Comando Espacial dos EUA, que se baseia em rastreamento orbital antes da reentrada.
Por Que o Rastreamento Preciso é Importante
À medida que o debris queima durante a descida, ele pode liberar partículas tóxicas que permanecem na atmosfera por horas e se deslocam para outras regiões à medida que os padrões climáticos mudam. Conhecer o caminho preciso do debris em queda ajuda as organizações a entender para onde essas partículas podem viajar e quais populações poderão ser expostas, afirmaram os pesquisadores.
O rastreamento em tempo quase real também torna possível recuperar debris que sobreviveu à queda mais rapidamente. A recuperação rápida é especialmente importante porque alguns objetos podem conter materiais perigosos.
“Em 1996, debris da sonda russa Mars 96 caiu fora de órbita. As pessoas achavam que queimou, e sua fonte de energia radioativa aterrissou intacta no oceano. As pessoas tentaram rastreá-la na época, mas sua localização nunca foi confirmada”, disse Fernando. “Mais recentemente, um grupo de cientistas encontrou plutônio artificial em uma geleira no Chile que acreditam ser evidência de que a fonte de energia se rompeu durante a descida e contaminou a área. Nós nos beneficiaríamos de ter ferramentas adicionais de rastreamento, especialmente para aquelas raras ocasiões em que o debris tem material radioativo.”
Complementando Métodos de Rastreamento Espacial Existentes
Até agora, os cientistas se basearam principalmente em radar para monitorar objetos em órbita baixa da Terra e prever quando e onde eles reentrariam na atmosfera. Essas previsões podem às vezes ser imprecisas em milhares de milhas. As medições sísmicas oferecem um acréscimo valioso ao seguir o debris após sua entrada na atmosfera, fornecendo um registro de seu caminho real.
“Se você quer ajudar, é importante descobrir rapidamente onde caiu — em 100 segundos, em vez de 100 dias, por exemplo”, disse Fernando. “É importante que desenvolvamos o máximo de metodologias para rastrear e caracterizar debris espacial possível.”