Исследователь из Sandia National Laboratories, изучающий траектории входа объектов в земную атмосферу, показал, как глобальная сеть инфразвуковых сенсоров, изначально созданная для контроля за ядерными испытаниями, может стать ключевым инструментом планетарной обороны. Эта технология способна отслеживать и анализировать угрозы из космоса, включая вышедшие из строя спутники, ступени ракет, другой космический мусор и естественные объекты, такие как астероиды.
Новая роль проверенной технологии
По мере увеличения количества космических миссий и, как следствие, космического мусора, проблема защиты Земли от падающих объектов становится всё актуальнее. Инфразвуковая технология, способная с высокой точностью определять место и время потенциального падения, предлагает ценное решение. Она также может стать элементом защиты в гипотетических сценариях космических конфликтов, отслеживая целенаправленные атаки с орбиты.
Как инфразвук помогает защищать планету
В своем обращении учёный Элизабет Силбер объяснила принцип работы глобальной сети инфразвуковых датчиков Организации Договора о всеобъемлющем запрещении ядерных испытаний (ОДВЗЯИ). Эти сверхчувствительные сенсоры улавливают малейшие колебания атмосферного давления, вызванные удалёнными событиями, даже на расстоянии в тысячи километров.
Исследование началось с простого наблюдения: базы данных сети ОДВЗЯИ и Центра изучения околоземных объектов (CNEOS) NASA иногда по-разному определяли координаты взорвавшихся в атмосфере болидов. Силбер предположила, что причина расхождений может крыться в траектории входа объекта, особенно в угле его подлёта к атмосфере. Объекты, входящие под малым углом («полого»), создают звуковые волны, которые распространяются на огромные расстояния и могут искажать данные о направлении. Крутые траектории отслеживать проще.
«Трудно подготовиться к угрозе, если не понимаешь, как она будет развиваться», — подчёркивается в исследовании, указывая на критическую важность точного прогнозирования точки столкновения.
Моделирование траекторий для точного прогноза
Для проверки своей гипотезы Элизабет Силбер разработала специальную компьютерную модель BIBEX-M. Эта модель анализирует тонкие различия в инфразвуковых сигналах, зарегистрированных разными датчиками сети, и вычисляет наиболее вероятные траектории движения объектов — будь то метеоры, космический мусор или запланированные возвращаемые аппараты.
Исследование показало, что объекты, входящие в атмосферу под углом более 60 градусов, с наибольшей вероятностью дают расхождения в координатах между разными системами слежения. Уникальность инфразвукового метода в том, что он позволяет отслеживать сигнал во времени, что даёт возможность рассчитать и угол входа, и точное место события.
Время предупреждения о приближающемся объекте может сильно варьироваться. Например, челябинский метеорит 2013 года не был обнаружен до самого момента входа в атмосферу, а огненный шар над Германией в 2024 году засекли лишь за три часа до этого. В отличие от них, возвращение искусственных объектов, таких как капсулы с образцами, планируется заранее и тщательно отслеживается. Возвращение капсулы миссии OSIRIS-REx в 2023 году стало крупнейшим геофизическим экспериментом с участием множества наземных и атмосферных датчиков, включая инфразвуковые, что позволило проверить и усовершенствовать методы обнаружения.
Обратите внимание: Искусственный интеллект распознает человека лишь на основе движения глаз.
Будущее систем планетарной обороны
Хотя отслеживание мелких объектов по-прежнему представляет сложность, орбиты крупных и потенциально опасных тел можно прогнозировать на десятилетия вперёд. Работа по раннему обнаружению небольших объектов активно продолжается.
Помимо совершенствования наземной сети ОДВЗЯИ, большой потенциал демонстрируют высотные платформы, такие как стратосферные аэростаты с инфразвуковыми датчиками. Во время возвращения OSIRIS-REx они зафиксировали чёткие сигналы, доказав возможность высокочувствительного мониторинга на больших высотах.
Элизабет Силбер отмечает, что её работа впервые количественно объясняет расхождения в данных датчиков, связывая их с траекторией объекта. Это даёт исследователям новый инструмент для сканирования инфразвуковых сигналов на расстоянии до 15 000 км и более точной локализации событий, что в итоге повышает надёжность глобального мониторинга для защиты планеты.
«Результаты показывают, что для близко расположенных огненных шаров общепринятое упрощение о единственном точечном источнике сигнала не всегда работает, даже на больших дистанциях, — поясняет Силбер. — Это важно для корректной интерпретации данных как о природных явлениях, так и о возвращении космического мусора, позволяя улучшить точность и эффективность систем планетарной обороны».
Читайте все последние новости космоса на New-Science.ruБольше интересных статей здесь: Новости науки и техники.