Ученый из Sandia Laboratories, специализирующийся на отслеживании угла, под которым объекты входят в атмосферу Земли, продемонстрировал, как существующая сеть инфразвуковых датчиков, используемых для обнаружения потенциальных испытаний ядерного оружия, может быть использована для планетарной обороны.
Инновационное использование этой технологии может защитить Землю от потенциальных опасностей из космоса, включая устаревшие приборы, вышедшие из строя спутники и другой космический мусор, в настоящее время вращающийся вокруг нашей планеты.
Поскольку ожидается, что в ходе будущих миссий на Землю будет падать все больше опасных материалов, способных нанести ущерб, а дипломатические усилия по решению этой проблемы продолжаются, использование инфразвуковой технологии для определения места и времени возможного падения объектов может стать все более ценным. Эта технология также может обеспечить защиту от природных объектов, таких как метеориты, или объектов, преднамеренно запускаемых по наземным целям в будущих космических войнах.
Как инфразвуковая технология помогает планетарной обороне от приближающихся космических объектов
В письме редактору New-science.ru ученый из Сандии Элизабет Силбер объясняет, как работает инфразвуковая технология, используемая глобальной сенсорной сетью Организации Договора о всеобъемлющем запрещении ядерных испытаний (ОДВЗЯИ).
«Глобальная сеть инфразвуковых датчиков Организации Договора о всеобъемлющем запрещении ядерных испытаний предназначена для обнаружения мельчайших возмущений в атмосфере, включая сигналы от событий, происходящих за тысячи километров», — пояснил Силбер. Эти датчики спроектированы так, чтобы быть чрезвычайно чувствительными. Их эффективность заключается в способности обнаруживать небольшие изменения атмосферного давления, вызванные удаленными источниками импульсов».
В том же письме Силбер сообщила, что ее любопытство было вызвано тем фактом, что базы данных сети ОДВЗЯИ и Центра изучения околоземных объектов (CNEOS) НАСА часто присваивали немного разные местоположения болидам или метеорам, которые взрываются при входе в атмосферу. База данных CNEOS НАСА, которую Силбер назвал «одним из важнейших существующих ресурсов» для изучения подобных явлений, содержит около 1000 атмосферных событий, зарегистрированных космическими датчиками правительства США.
Поскольку в двух системах используются разные технологии, Силбер задался вопросом, могут ли данные с датчиков, использующих инфразвуковую технологию, содержать дополнительную информацию, которая сбивает с толку сеть НАСА. Ученые из Sandia Laboratories заявили, что они специально изучали траекторию движения огненного шара через атмосферу, в частности угол входа объекта, что может объяснить разницу в показаниях.
«Неглубокие входы распространяются на большие расстояния и могут посылать звук из многих точек по пути, что может отклонять видимое направление сигнала на несколько градусов», — рассказал Зильбер New-science.ru. «Более крутые входы легче преодолевать».
Согласно пресс-релизу, анонсирующему исследование, использование этих данных для более точного определения потенциальных мест столкновения имеет решающее значение и может сыграть важную роль в планетарной защите.
«Трудно подготовиться, если не знаешь, как будут развиваться события», — поясняется в пресс-релизе.
Прогнозирование траектории входа космических объектов
Зильбер разработал специальную компьютерную модель для проверки этой гипотезы, чтобы показать, как различные траектории входа влияют на то, что «видит» инфразвуковая система. Зильбер сообщила, что ее усовершенствованная модель, названная BIBEX-M (модель исследования обратного азимута инфразвука Bolide), использует тонкие различия в звуках, обнаруженных датчиками Организации по Договору о всеобъемлющем запрещении ядерных испытаний (ОДВЗЯИ), для расчета наиболее вероятных траекторий метеоров, космического мусора и даже запланированных событий возвращения в атмосферу, которые «следуют схожим вытянутым траекториям».
«Понимание этого воздействия помогает нам лучше определять, где происходят эти события, и делает глобальный мониторинг более точным», — пояснила она.
В опубликованном исследовании, подробно описывающем его выводы, Зильбер отметил, что объекты, которые входят в атмосферу под углом более 60 градусов, с большей вероятностью будут иметь разные координаты в зависимости от датчиков, используемых для их отслеживания. Поскольку инфразвуковые технологии могут отслеживать сигналы с течением времени, они обладают уникальной способностью рассчитывать угол и место входа.
На вопрос о том, насколько заблаговременно можно предупредить людей в месте потенциального падения с помощью инфразвуковой технологии, Зильбер ответил, что время до входа в атмосферу сильно различается. Например, ученый из Sandia отметил, что в 2013 году астероид Челябинск диаметром 18 метров приблизился к Земле со стороны Солнца, но не был обнаружен, пока не вошел в атмосферу.
Обратите внимание: Искусственный интеллект распознает человека лишь на основе движения глаз.
Другим примером является огненный шар Рибекера 2024 года над Германией, который, по словам Зильбера, был обнаружен всего за три часа до входа в атмосферу.Зильбер рассказал New-science.ru, что в отличие от природных явлений искусственные объекты, возвращающиеся на Землю после межзвездного полета, имеют точно рассчитанные траектории, которые известны «заранее». В дополнение к успешным скоординированным кампаниям по отслеживанию входа в атмосферу, таким как миссии NASA Stardust и Genesis, а также миссии по возвращению образцов Hayabusa и Hayabusa2 Японского агентства аэрокосмических исследований (JAXA), Силбер упомянул о возвращении в атмосферу в 2023 году миссии NASA OSIRIS-Rex, в ходе которой несколько датчиков работают вместе для определения точных координат входа в атмосферу. Она пояснила, что это событие стало «крупнейшим на сегодняшний день геофизическим наблюдением с участием различных наземных и атмосферных датчиков», в том числе основанных на инфразвуковой технологии.
«Эти события предоставляют нам уникальную возможность проверить и улучшить наши возможности обнаружения в контролируемых условиях», — сказал Силбер.
Улучшение отслеживания объектов с помощью новых технологий
Хотя отслеживание небольших объектов остается самой сложной задачей для любой сенсорной системы, Силбер заявил, что прогнозирование орбит некоторых из самых крупных и опасных объектов в космосе может осуществляться «на десятилетия вперед». Она также сообщила, что работа по улучшению раннего обнаружения мелких объектов «еще продолжается».
На вопрос о том, существуют ли другие потенциальные способы улучшения возможностей планетарной обороны, помимо инфразвуковой технологии Организации ДВЗЯИ, Зильбер привел несколько примеров.
«Это отличный вопрос!» - ответила она. «В то время как глобальные наземные сети остаются основой мониторинга атмосферы, растет интерес к дополнительным технологиям для повышения возможностей планетарной защиты».
По словам Зильбера, высотные платформы, такие как стратосферные шары, оснащенные инфразвуковыми датчиками, «показали большой потенциал». Например, когда OSIRIS-Rex вошел в атмосферу, воздушные шары с инфразвуковыми датчиками, работающие на экстремальных высотах, уловили четкие инфразвуковые сигналы. Ученые отметили, что этот успех демонстрирует потенциал технологии для мониторинга атмосферных явлений на больших высотах «с исключительной чувствительностью».
На вопрос о планах по совершенствованию существующей инфразвуковой системы Организации ДВЗЯИ Зильбер ответил, что на этот вопрос лучше всего могут ответить организации, которые эксплуатируют и обслуживают датчики. Однако она отметила, что система потребует регулярного обслуживания, как «любая сложная система глобального мониторинга». Она также отметила, что дальнейшие достижения в различных областях обнаружения и обработки сигналов также могут улучшить системы, использующие инфразвуковую технологию.
Ученый из Сандии отметил, что результаты важны, поскольку они впервые количественно определяют различия в показаниях датчиков, которые можно отнести к траектории приближающегося объекта. Она также заявила, что эта работа дает исследователям планетарной обороны новый инструмент для защиты от космического мусора путем сканирования инфразвуковых сигналов «на расстоянии до 15 000 километров».
«Результаты показывают, что для огненных шаров на близком расстоянии общепринятое предположение о наличии единственного точечного источника не всегда верно, даже на больших расстояниях», — сказал Зильбе. «Это имеет важные последствия для интерпретации инфразвуковых данных от природных огненных шаров и возвращения космического мусора в атмосферу, позволяя более точно локализовать события и улучшить глобальный мониторинг».
Читайте все последние новости космоса на New-Science.ruБольше интересных статей здесь: Новости науки и техники.