废弃的卫星和航天器部件在任务结束后仍会绕地球运行很长时间。引力会缓慢地将它们拉向地球。在重返大气层的过程中，高温高压会使物体解体，碎片会散布到广阔的区域。
预测着陆区仍然很困难，而且错误可能会危及人类和生态系统。
一项新的研究表明，地震传感器可以帮助实时追踪坠落的太空碎片，在危险的重返大气层过程中提供更快、更准确的信息。
航天器一旦进入大气层低层，空气阻力就会急剧增加。速度、温度和压力都会快速变化，使得其运动难以预测。
雷达和望远镜系统在重返大气层时会遇到困难，因为高温等离子体会阻挡信号，而黑暗也会限制能见度。预测误差甚至可能跨越整个大陆。
这种不确定性会延缓应急响应，尤其是在碎片携带有毒燃料或放射性物质的情况下。科学家们需要的工具不仅要在碎片进入大气层之前有效，而且要在碎片脱离大气层时有效。
用于探测太空碎片的地震传感器
这项研究由约翰·霍普金斯大学地球与行星科学系的专家本杰明·费尔南多领导。
费尔南多研究地球、火星以及太阳系其他行星上的地震。在目前这项研究中，他与伦敦帝国理工学院的康斯坦丁诺斯·查拉兰布斯合作。
研究团队探索了地震仪如何追踪太空碎片重返大气层后的轨迹。地震仪通过探测地面运动产生的振动来工作。
高速运动的物体会产生音爆，并将冲击波传递到地球表面。当这些冲击波到达陆地时，地震台站会记录到清晰的信号。
通过比较多个站点的到达时间，科学家可以重建物体的路径、速度、高度和破碎模式。
费尔南多说：“再入大气层事件越来越频繁。去年，每天都有多颗卫星进入我们的大气层，但我们没有独立数据来验证它们从哪里进入大气层，是否解体，是否在大气层中烧毁，或者是否最终落到地面。”
“这是一个日益严重的问题，而且情况还会继续恶化。”
2024 年的测试案例
该团队使用中国的神舟十五号轨道飞行器测试了该方法。再入大气层实验于2024年4月2日进行。
该物体直径约3.5英尺，重约1.5吨。其体积和质量使其撞击地面时可能造成危险。
最早的报告来自地面观察员，他们看到南加州上空出现一个明亮的火球，位置与预测的相距甚远。
当该物体飞过加州和内华达州上空时，遍布两州的地震台站都记录到了强烈的信号。超过120个台站探测到了音爆引起的震动。
利用这些记录，研究人员追踪了从圣巴巴拉到拉斯维加斯的运动轨迹。
了解速度、高度和角度
分析显示，飞行速度在25马赫到30马赫之间。这样的速度大约是现代喷气式飞机速度的十倍。
冲击波时间分析揭示了该物体在空气层中的运动方式。信号间距的变化有助于估算其在地球上方约 80 至 150 公里的高度。
将表观地速与真实速度进行比较，发现下降角度很浅，接近一度。
这些角度与之前的研究结果相符，即航天器通常会掠过高层大气，然后阻力才会使物体更陡峭地向下运动。
分手模式为何重要
地震信号还揭示了航天器是如何解体的。证据表明，这并非一次爆炸，而是一系列连锁反应造成的故障。
在两秒钟左右的时间里，小规模的断裂迅速接连发生。每次断裂释放的能量都比上一次少，形成连锁反应而不是单一爆炸。
冲击波持续时间较短表明碎片化过程开始得早。像燃料箱这样坚固的部件可以存活更长时间，而像面板这样较脆弱的部件则会更快烧毁。
级联式崩塌增加了致密碎片存活足够长的时间到达地表的几率。
健康与环境风险
燃烧的垃圾会将微小颗粒释放到空气中。有些颗粒含有有毒金属或化学副产品。风可以将这些污染物吹送到远离污染源的地方。
精准追踪有助于科学家预测污染扩散范围和面临暴露风险的人群。快速清理垃圾也能减少接触有害物质。
“1996年，俄罗斯火星96号探测器的碎片脱离轨道。人们认为它已经烧毁，而它的放射性电源则完好无损地落入海洋。当时人们试图追踪它，但它的位置始终没有得到确认，”费尔南多说。
“最近，一群科学家在智利的一座冰川中发现了人造钚，他们认为这证明动力源在下降过程中爆裂并污染了该地区。”
“如果我们能有更多追踪工具，将会对我们大有裨益，尤其是在极少数情况下，当碎片中含有放射性物质时。”
地震跟踪提高了安全性
雷达可以在物体进入大气层之前预测其可能落下的位置，但下降过程中精度会迅速下降。地震数据则通过记录物体进入大气层后的实际运动来弥补这一不足。
这种追踪技术即使在夜间或等离子体干扰下也能正常工作。其速度和效率使得应急小组能够在几分钟内而非几周内采取行动。
“如果你想帮忙，那么找出它掉落的位置，比如在 100 秒内而不是 100 天内找出，就非常重要了，”费尔南多说。
“开发尽可能多的追踪和表征太空碎片的方法非常重要。”
随着全球发射活动的增加，地震跟踪等工具可能对保护人类和地球至关重要。
废弃的卫星和航天器部件在任务结束后仍会绕地球运行很长时间。引力会缓慢地将它们拉向地球。在重返大气层的过程中，高温高压会使物体解体，碎片会散布到广阔的区域。
预测着陆区仍然很困难，而且错误可能会危及人类和生态系统。
一项新的研究表明，地震传感器可以帮助实时追踪坠落的太空碎片，在危险的重返大气层过程中提供更快、更准确的信息。
航天器一旦进入大气层低层，空气阻力就会急剧增加。速度、温度和压力都会快速变化，使得其运动难以预测。
雷达和望远镜系统在重返大气层时会遇到困难，因为高温等离子体会阻挡信号，而黑暗也会限制能见度。预测误差甚至可能跨越整个大陆。
这种不确定性会延缓应急响应，尤其是在碎片携带有毒燃料或放射性物质的情况下。科学家们需要的工具不仅要在碎片进入大气层之前有效，而且要在碎片脱离大气层时有效。
用于探测太空碎片的地震传感器
这项研究由约翰·霍普金斯大学地球与行星科学系的专家本杰明·费尔南多领导。
费尔南多研究地球、火星以及太阳系其他行星上的地震。在目前这项研究中，他与伦敦帝国理工学院的康斯坦丁诺斯·查拉兰布斯合作。
研究团队探索了地震仪如何追踪太空碎片重返大气层后的轨迹。地震仪通过探测地面运动产生的振动来工作。
高速运动的物体会产生音爆，并将冲击波传递到地球表面。当这些冲击波到达陆地时，地震台站会记录到清晰的信号。
通过比较多个站点的到达时间，科学家可以重建物体的路径、速度、高度和破碎模式。
费尔南多说：“再入大气层事件越来越频繁。去年，每天都有多颗卫星进入我们的大气层，但我们没有独立数据来验证它们从哪里进入大气层，是否解体，是否在大气层中烧毁，或者是否最终落到地面。”
“这是一个日益严重的问题，而且情况还会继续恶化。”
2024 年的测试案例
该团队使用中国的神舟十五号轨道飞行器测试了该方法。再入大气层实验于2024年4月2日进行。
该物体直径约3.5英尺，重约1.5吨。其体积和质量使其撞击地面时可能造成危险。
最早的报告来自地面观察员，他们看到南加州上空出现一个明亮的火球，位置与预测的相距甚远。
当该物体飞过加州和内华达州上空时，遍布两州的地震台站都记录到了强烈的信号。超过120个台站探测到了音爆引起的震动。
利用这些记录，研究人员追踪了从圣巴巴拉到拉斯维加斯的运动轨迹。
了解速度、高度和角度
分析显示，飞行速度在25马赫到30马赫之间。这样的速度大约是现代喷气式飞机速度的十倍。
冲击波时间分析揭示了该物体在空气层中的运动方式。信号间距的变化有助于估算其在地球上方约 80 至 150 公里的高度。
将表观地速与真实速度进行比较，发现下降角度很浅，接近一度。
这些角度与之前的研究结果相符，即航天器通常会掠过高层大气，然后阻力才会使物体更陡峭地向下运动。
分手模式为何重要
地震信号还揭示了航天器是如何解体的。证据表明，这并非一次爆炸，而是一系列连锁反应造成的故障。
在两秒钟左右的时间里，小规模的断裂迅速接连发生。每次断裂释放的能量都比上一次少，形成连锁反应而不是单一爆炸。
冲击波持续时间较短表明碎片化过程开始得早。像燃料箱这样坚固的部件可以存活更长时间，而像面板这样较脆弱的部件则会更快烧毁。
级联式崩塌增加了致密碎片存活足够长的时间到达地表的几率。
健康与环境风险
燃烧的垃圾会将微小颗粒释放到空气中。有些颗粒含有有毒金属或化学副产品。风可以将这些污染物吹送到远离污染源的地方。
精准追踪有助于科学家预测污染扩散范围和面临暴露风险的人群。快速清理垃圾也能减少接触有害物质。
“1996年，俄罗斯火星96号探测器的碎片脱离轨道。人们认为它已经烧毁，而它的放射性电源则完好无损地落入海洋。当时人们试图追踪它，但它的位置始终没有得到确认，”费尔南多说。
“最近，一群科学家在智利的一座冰川中发现了人造钚，他们认为这证明动力源在下降过程中爆裂并污染了该地区。”
“如果我们能有更多追踪工具，将会对我们大有裨益，尤其是在极少数情况下，当碎片中含有放射性物质时。”
地震跟踪提高了安全性
雷达可以在物体进入大气层之前预测其可能落下的位置，但下降过程中精度会迅速下降。地震数据则通过记录物体进入大气层后的实际运动来弥补这一不足。
这种追踪技术即使在夜间或等离子体干扰下也能正常工作。其速度和效率使得应急小组能够在几分钟内而非几周内采取行动。
“如果你想帮忙，那么找出它掉落的位置，比如在 100 秒内而不是 100 天内找出，就非常重要了，”费尔南多说。
“开发尽可能多的追踪和表征太空碎片的方法非常重要。”
随着全球发射活动的增加，地震跟踪等工具可能对保护人类和地球至关重要。
