地震波數(shù)據(jù)如何幫助科學(xué)家追蹤定位墜落地球的太空物體？

簡(jiǎn)要

太空碎片包括數(shù)千顆失效衛(wèi)星、廢棄火箭殘骸以及碰撞或爆炸產(chǎn)生的碎片，它們以超過(guò)每小時(shí)27000公里的速度繞地球運(yùn)行。這些日益增多的人造垃圾對(duì)運(yùn)行中的航天器構(gòu)成碰撞風(fēng)險(xiǎn)，而且當(dāng)引力最終將較大的碎片拉入大氣層時(shí)，墜落的碎片有時(shí)會(huì)完整地重返大氣層，從而威脅到地面人員的安全。

那么太空垃圾墜落地球真的無(wú)法跟蹤和治理嗎？

/*任務(wù)

進(jìn)入地球大氣層的太空碎片速度超過(guò)音速，因此會(huì)產(chǎn)生音爆或沖擊波，類似于戰(zhàn)斗機(jī)產(chǎn)生的沖擊波。當(dāng)碎片高速?zèng)_向地球時(shí)，沖擊波產(chǎn)生的振動(dòng)會(huì)在其后方拖曳，震動(dòng)地面并觸發(fā)沿途的地震儀。通過(guò)繪制被激活的地震儀分布圖，研究人員可以追蹤碎片的運(yùn)動(dòng)軌跡，確定其運(yùn)動(dòng)方向，并估算其可能的著陸點(diǎn)。

約翰·霍普金斯大學(xué)的本杰明·費(fèi)爾南多意識(shí)到這蘊(yùn)藏著一個(gè)意想不到的機(jī)會(huì)。他建議，利用用于探測(cè)地震的地震儀網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)監(jiān)聽(tīng)這些獨(dú)特的沖擊波來(lái)追蹤墜落的太空垃圾。

費(fèi)爾南多著手解決的問(wèn)題日益緊迫。去年，每天都有多顆衛(wèi)星進(jìn)入地球大氣層，但當(dāng)局缺乏獨(dú)立核實(shí)手段來(lái)確定它們的實(shí)際著陸點(diǎn)、是否解體，以及是否有有毒碎片最終落到地面。目前的追蹤方法依賴于雷達(dá)測(cè)量不斷衰減的軌道來(lái)預(yù)測(cè)衛(wèi)星進(jìn)入大氣層的位置，但在最糟糕的情況下，這些預(yù)測(cè)可能會(huì)出現(xiàn)數(shù)千公里的誤差。

“衛(wèi)星再入大氣層的事件越來(lái)越頻繁。去年，每天都有多顆衛(wèi)星進(jìn)入地球大氣層，但我們無(wú)法獨(dú)立驗(yàn)證它們的進(jìn)入地點(diǎn)、是否解體、是否在大氣層中燃燒殆盡，或者是否最終墜落到地面，”論文第一作者本杰明·費(fèi)爾南多

通過(guò)分析這些地震讀數(shù)的強(qiáng)度和時(shí)間，研究人員重建了該模塊的整個(gè)軌跡，計(jì)算了其速度和高度，并精確定位了其解體位置。他們的地震數(shù)據(jù)顯示，該模塊的實(shí)際路徑位于美國(guó)太空司令部預(yù)測(cè)軌跡以北約40公里處，這一顯著差異表明了更精確的跟蹤的重要性。

其意義遠(yuǎn)不止于確定墜機(jī)地點(diǎn)。墜落的碎片往往會(huì)產(chǎn)生有毒顆粒物，這些顆粒物會(huì)在大氣中停留數(shù)小時(shí)，并隨天氣變化漂移，使遠(yuǎn)離撞擊區(qū)的居民暴露于其中。了解碎片的實(shí)際軌跡有助于當(dāng)局追蹤這些污染物的擴(kuò)散路徑，并識(shí)別面臨風(fēng)險(xiǎn)的社區(qū)。

快速回收著陸殘骸對(duì)于處理危險(xiǎn)物質(zhì)尤為重要。費(fèi)爾南多以1996年俄羅斯火星96號(hào)探測(cè)器為例，該探測(cè)器攜帶了一個(gè)放射性電源。盡管人們一度認(rèn)為該電源已完全燒毀，但科學(xué)家后來(lái)在智利的一處冰川中發(fā)現(xiàn)了人造钚，這表明電源在下降過(guò)程中破裂并污染了該區(qū)域。當(dāng)時(shí)，殘骸的具體位置從未得到確認(rèn)。

這種新型地震追蹤方法能夠提供近乎實(shí)時(shí)的信息，是對(duì)現(xiàn)有雷達(dá)數(shù)據(jù)的補(bǔ)充，使當(dāng)局能夠獨(dú)立驗(yàn)證太空碎片實(shí)際的墜落位置，而非模型預(yù)測(cè)的位置。隨著衛(wèi)星發(fā)射的加速和軌道碎片的不斷累積，此類追蹤工具對(duì)于保護(hù)人類和環(huán)境免受太空垃圾墜落的危害變得日益重要。

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