Διαστημική «σαβούρα»: Η κρυφή απειλή πάνω από τα κεφάλια μας και η επαναστατική μέθοδος για τον εντοπισμό της

Τα διαστημικά απορρίμματα που πέφτουν από την τροχιά και συγκρούονται με τη Γη αποτελούν μια αυξανόμενη απειλή.

Πράγματι, παλιοί δορυφόροι και μέρη διαστημοπλοίων επανέρχονται στην ατμόσφαιρα του πλανήτη μας περισσότερες από τρεις φορές την ημέρα.

Όπως αναφέρει και το CNN, όταν αυτά τα αντικείμενα καίγονται κατά την είσοδό τους στην ατμόσφαιρα, μπορούν να απελευθερώσουν επιβλαβείς ουσίες, και αν φτάσουν στην επιφάνεια της Γης, μπορούν να μολύνουν το περιβάλλον, καθώς και να συγκρουστούν με κτίρια, άλλες υποδομές και ενδεχομένως ακόμη και με ανθρώπους.

Ωστόσο, η παρακολούθηση των πτώσεων αυτών των συντριμμιών για τη μείωση των επιπτώσεών τους είναι πολύπλοκη, διότι τα διαστημικά απορρίμματα μπορούν να βγουν από την τροχιά ξαφνικά, καθώς ταξιδεύουν με ταχύτητες έως και 18.000 μίλια την ώρα. Οι τρέχουσες μέθοδοι παρακολούθησης χρησιμοποιούν ραντάρ και οπτική παρακολούθηση, αλλά δυσκολεύονται να προβλέψουν με ακρίβεια πού θα μπορούσαν να προσγειωθούν τα περισσότερα αντικείμενα, ειδικά αν τα συντρίμμια διασπαστούν κατά την επανείσοδο στην ατμόσφαιρα της Γης.

Η έλλειψη ακριβών δεδομένων θέσης μπορεί να καθυστερήσει ή να εμποδίσει την ανάκτηση επικίνδυνων τοξικών υπολειμμάτων διαστημοπλοίων.

Ένας επαναστατικός τρόπος εντοπισμού της διαστημικής... σαβούρας

Τώρα, ερευνητές από το Πανεπιστήμιο Johns Hopkins και το Imperial College του Λονδίνου λένε ότι βρήκαν έναν νέο τρόπο για να εντοπίζουν τα διαστημικά απορρίμματα κατά την επανείσοδο. Η προσέγγισή τους χρησιμοποιεί σεισμόμετρα, τα όργανα που κανονικά ανιχνεύουν σεισμούς στο έδαφος. Το μυστικό είναι να αναζητήσουν δεδομένα που υποδεικνύουν ηχητικό κρότο — το κύμα κρούσης που παράγεται όταν ένα αντικείμενο υπερβεί την ταχύτητα του ήχου — το οποίο δημιουργείται καθώς τα συντρίμμια πέφτουν και περιστρέφονται μέσα στην ατμόσφαιρα.

«Ξέραμε εδώ και πολύ καιρό ότι τα διαστημικά απορρίμματα που επανέρχονται στην ατμόσφαιρα παράγουν ηχητικούς κρότους, ακριβώς όπως τα φυσικά μετεωροειδή ή τα υπερηχητικά αεροσκάφη», είπε ο Μπέντζαμιν Φερνάντο, μεταδιδακτορικός ερευνητής στο Johns Hopkins, ο οποίος μελετά σεισμούς στον Άρη, τη Γη και άλλους πλανήτες του ηλιακού μας συστήματος. «Έκανα πολύ δουλειά σε μια αποστολή της NASA που ονομάζεται InSight, όπου προσπαθήσαμε να χρησιμοποιήσουμε τα μετεωροειδή ως σεισμικές πηγές στον Άρη, με ένα μόνο σεισμόμετρο», πρόσθεσε ο Φερνάντο, που συνυπέγραψε μια μελέτη μαζί με τον Κωνσταντίνο Χαραλάμπους, ερευνητή στο Imperial College London, για τη νέα μέθοδο που δημοσιεύτηκε την Πέμπτη (23/1) στο περιοδικό Science.

Το lander InSight, που προσγειώθηκε στον Άρη το 2018, έχει ανιχνεύσει περισσότερους από 1.300 σεισμούς στον Κόκκινο Πλανήτη, εκ των οποίων μερικοί προκλήθηκαν από μετεωροειδή που χτύπησαν την επιφάνεια και όχι από την κίνηση βράχων στον πλανήτη. Το InSight κατάφερε να «ακούσει» τα κύματα κρούσης που δημιούργησαν τα μετεωροειδή καθώς εισέρχονταν στην αραιή ατμόσφαιρα του Άρη και στη συνέχεια να εντοπίσει το σημείο πρόσκρουσης. Ο δορυφόρος Mars Reconnaissance Orbiter της NASA πέρασε πάνω από αυτούς τους κρατήρες για να τους μελετήσει και να τους φωτογραφίσει, αποκαλύπτοντας σημαντικές πληροφορίες για την επιφάνεια του Κόκκινου Πλανήτη.

«Το μεγάλο βήμα σε αυτή τη μελέτη ήταν να πάρουμε μερικές από τις τεχνικές που αναπτύξαμε για τη μελέτη φυσικών μετεωροειδών στη Γη και τον Άρη και να τις εφαρμόσουμε στη μελέτη των διαστημικών απορριμάτων πάνω στη Γη», είπε ο Φερνάντο. «Αλλά με πολλούς τρόπους, τα διαστημικά απορρίμματα είναι αρκετά διαφορετικά από τα φυσικά αντικείμενα του διαστήματος — τείνουν να εισέρχονται στην ατμόσφαιρα πιο αργά και από πολύ πιο επιφανειακή πλευρά. Επίσης, διασπώνται με πολύ πιο περίπλοκο τρόπο και, πράγματι, αποτελούν τεράστιο κίνδυνο για τους ανθρώπους στο έδαφος», πρόσθεσε.

Μια διαφορετική πρόβλεψη

Για να δοκιμάσουν τη μέθοδό τους, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν την ανεξέλεγκτη επανείσοδο του κινεζικού διαστημοπλοίου Shenzhou-15, μιας αποστολής του 2022 προς τον διαστημικό σταθμό Τιανγκονγκ. Το τροχιακό τμήμα του διαστημοπλοίου, διαστάσεων περίπου 1 μέτρου πλάτος και βάρους άνω του 1,5 τόνου, επανήλθε στην ατμόσφαιρα τον Απρίλιο του 2024 πάνω από την Καλιφόρνια. Καθώς το διαστημόπλοιο καίγονταν στην ατμόσφαιρα, οι ηχητικοί κρότοι που δημιουργούσε έφτασαν στο έδαφος, δημιουργώντας κραδασμούς που ανιχνεύτηκαν από σεισμόμετρα, αλλά που δεν έμοιαζαν με σεισμούς.

Η μελέτη εξέτασε δεδομένα από 125 τέτοια όργανα, χρησιμοποιώντας την ένταση των μετρήσεων για να ανακατασκευάσει την πορεία του αντικειμένου στον ουρανό. Σε σύγκριση με μια πρόβλεψη της αμερικανικής Space Force χρησιμοποιώντας δεδομένα ραντάρ, η μέθοδος των ηχητικών κρότων έδειξε τροχιά που ήταν 40 χιλιόμετρα πιο νότια. «Δεν έχουν ανακτηθεί συντρίμμια», είπε ο Φερνάντο, «οπότε το μόνο που μπορούμε να πούμε είναι ότι βλέπουμε κάτι διαφορετικό από την πρόβλεψη της Space Force».

Οι ερευνητές χρειάζονται τώρα περισσότερες δοκιμές για να επαληθεύσουν τη βιωσιμότητα της μεθόδου. «Ο τελικός μας στόχος είναι να δημιουργήσουμε ένα εργαλείο που μπορούμε να ενσωματώσουμε σε μια πολιτική διαδικασία παρακολούθησης», είπε ο Φερνάντο. «Αν ανησυχείς ότι κάτι έπεσε από τον ουρανό πάνω από την Καλιφόρνια ή το Λονδίνο — θα είχες ένα εργαλείο, βασισμένο σε δεδομένα ανοιχτής πρόσβασης, που μπορεί να σε βοηθήσει να εντοπίσεις πού συνέβη και ενδεχομένως να ενημερώσει τις προσπάθειες ανάκτησης», πρόσθεσε, αναφερόμενος στα δεδομένα σεισμολόγων, που συνήθως είναι δημόσια διαθέσιμα.

Οι ηχητικοί κρότοι θα ανιχνεύονται αυτόματα, είπε ο Φερνάντο, επιτρέποντας στους ανθρώπους να παρακολουθούν τα συντρίμμια σε δευτερόλεπτα ή λεπτά από την έναρξη της επανεισόδου και να συλλέγουν σημαντικά δεδομένα για την τοποθεσία πιθανής ατμοσφαιρικής ρύπανσης. Η εκτίμηση του σημείου πρόσκρουσης θα πάρει λίγο περισσότερο χρόνο, καθώς θα πρέπει να ληφθούν υπόψη παράγοντες όπως ο άνεμος, αλλά το εργαλείο θα μπορεί να προτείνει θέση αρκετά γρήγορα για να υποστηρίξει γρήγορη αντίδραση.

Ο Φερνάντο ανέφερε δύο παραδείγματα περιβαλλοντικών ανησυχιών από την πτώση διαστημικών απορριμμάτων. Το ένα είναι η επανείσοδος του σοβιετικού δορυφόρου Kosmos 954 το 1978, που διασκόρπισε ραδιενεργά συντρίμμια στον βόρειο Καναδά. «Τα περισσότερα δεν έχουν ανακτηθεί ποτέ», είπε. «Εξακολουθούν να είναι ραδιενεργά». Το άλλο είναι η έκρηξη του πυραύλου SpaceX Starship στις αρχές του 2025 πάνω από την Καραϊβική, που επηρέασε την πολιτική αεροπλοΐα και διασκόρπισε συντρίμμια και βαρέα μέταλλα σε θαλάσσια περιβάλλοντα και κατοικημένες περιοχές.

«Ένα ακόμα πράγμα που συνειδητοποιούμε είναι ότι όλες αυτές οι επανεισόδοι αρχίζουν να αλλάζουν τη σύνθεση της ατμόσφαιρας», πρόσθεσε. «Πολλές από τις χημικές ουσίες στα διαστημόπλοια είναι αρκετά τοξικές. Κάποιες έχουν σαφή δυνατότητα εξάντλησης του όζοντος. Είναι πολύ σοβαρά θέματα, και δεν είμαστε ακριβώς σίγουροι για τις επιπτώσεις, επειδή αυτό είναι ακόμα ένα σχετικά νέο πρόβλημα».

Μια συναρπαστική νέα εξέλιξη

Ο Χιου Λιούις, καθηγητής αστροναυτικής στο Πανεπιστήμιο του Μπέρμιγχαμ στην Αγγλία, σημείωσε ότι η χρήση ενός υπάρχοντος δικτύου σεισμικών αισθητήρων καθιστά τη νέα μέθοδο «επεκτάσιμη, χαμηλού κόστους και συναρπαστική νέα εξέλιξη». Ο Λιούις δεν συμμετείχε στην έρευνα.

«Περιγράφει μια προσέγγιση που μας βοηθά να κατανοήσουμε τι συμβαίνει όταν ένα διαστημόπλοιο ή ένα τμήμα πυραύλου επανέρχεται στην ατμόσφαιρα — μια διαδικασία που ιστορικά ήταν πολύ δύσκολο να παρατηρηθεί και να μετρηθεί, λόγω των περιορισμών των υπαρχόντων ραντάρ που χρησιμοποιούνται για την παρακολούθηση αυτών των αντικειμένων στην τροχιά και συχνά λόγω της απομακρυσμένης τοποθεσίας επανεισόδου», έγραψε σε email.

Ο Μορίμπα Τζα, καθηγητής αεροδιαστημικής μηχανικής στο Πανεπιστήμιο του Τέξας στο Όστιν, δήλωσε ότι η χρήση σεισμικών δικτύων για την εξαγωγή πληροφοριών από τις επανεισόδους στην ατμόσφαιρα αποτελεί καλό παράδειγμα του πώς «τυχαία» δεδομένα μπορούν να επαναχρησιμοποιηθούν. Ο Τζα, που επίσης δεν συμμετείχε στη μελέτη, σημείωσε ότι τα δεδομένα μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να μάθουμε περισσότερα για αντικείμενα που οι επιστήμονες διαφορετικά χάνουν κατά τη διάρκεια της πιο χαοτικής φάσης της επιστροφής τους στη Γη.

Οι δεύτερες σκέψεις και οι προβληματισμοί

Ωστόσο, προειδοποίησε για πιθανούς περιορισμούς. «Αυτή η μέθοδος βασίζεται σε ισχυρά κύματα κρούσης, ουσιαστικά ηχητικούς κρότους, που μεταδίδονται στο έδαφος», έγραψε σε email. «Πολλά αντικείμενα που επανέρχονται είναι πολύ μικρά ή διασπώνται πολύ ψηλά στην ατμόσφαιρα για να παράγουν τέτοια σήματα. Έτσι, δεν θα ανιχνεύει τα περισσότερα συντρίμμια και δεν αποτελεί μοναδική λύση στο πρόβλημα των διαστημικών απορριμμάτων».

Θα υπάρχει επίσης η δυσκολία να διαχωριστούν τα σήματα επανεισόδου που προκαλούνται από διαστημικά συντρίμμια από εκείνα που προέρχονται από άλλα αίτια, όπως αεροσκάφη, εκρήξεις ή φυσικά φαινόμενα, είπε. Με προσεκτική επικύρωση και ενοποίηση σε συνδυασμό με ραντάρ, οπτική και δορυφορική παρακολούθηση, η μέθοδος θα μπορούσε να γίνει «ένα χρήσιμο συμπληρωματικό εργαλείο αντί για καθολική λύση».

Η βελτίωση της συλλογής πληροφοριών για αντικείμενα που επανέρχονται στην ατμόσφαιρα είναι κρίσιμη όχι μόνο για την έγκαιρη ανάκτηση αλλά και για την κατανόηση του πώς οι δραστηριότητες στο διάστημα επηρεάζουν την κοινωνία στη Γη, σύμφωνα με τον Νταβίντε Γκουτσέτι, αναπληρωτή καθηγητή αεροδιαστημικής μηχανικής στο Auburn University, που δεν συμμετείχε στη μελέτη. «Το πιο συναρπαστικό είναι ότι αυτές οι μετρήσεις μπορεί επίσης να παρέχουν πληροφορίες για τη δυναμική διάσπασης κατά την επανείσοδο, όχι μόνο για την τροχιά», είπε σε email. «Με τα σωστά εργαλεία και πρόσβαση σε σεισμικά δεδομένα, είναι εύκολο να φανταστεί κανείς έργα επιστήμης από πολίτες, όπου οι άνθρωποι βοηθούν στην παρακολούθηση και εντοπισμό συντριμμιών μέσω της ανίχνευσης ηχητικών κρότων».