科学家们发现，地震传感器可以通过探测太空碎片撕裂大气层时产生的音爆来追踪其坠落轨迹。这项技术能够快速揭示危险碎片的落点，并在卫星再入日益频繁的今天帮助保护民众安全。
成千上万被遗弃的人造物体正环绕地球运行，当这些太空碎片坠回地表时，可能对地面人员构成威胁。为帮助识别碎片可能的坠落区域，约翰斯·霍普金斯大学的一位科学家参与开发了一种新方法，利用现有地震监测系统追踪物体再入大气层的过程。
该方法依赖于地震仪网络——这些仪器原本用于探测地震引起的地面运动。相比当前常规手段，该技术能以近实时方式提供更精确的信息，从而更易定位并回收可能被烧毁、损坏或具有危险性的碎片。本杰明·费尔南多（Benjamin Fernando）表示：“再入事件正变得越来越频繁。去年每天都有多颗卫星进入大气层，而我们无法独立验证它们的进入位置、是否解体、是否在大气中烧毁或是否抵达地面。”这位主要作者是研究地球、火星及太阳系其他行星地震的博士后研究员。“这是个日益严峻的问题，且将持续恶化。”该研究于1月22日发表在《科学》期刊。
费尔南多与其合著者——伦敦帝国理工学院研究员康斯坦蒂诺斯·查拉兰布斯（Constantinos Charalambous）通过分析中国《神舟十五号》航天器碎片的再入过程验证了该技术。该航天器的轨道舱于2024年4月2日进入地球大气层。研究人员指出，这个宽约3.5英尺、重逾1.5吨的物体体积足以对人群构成潜在威胁。
当太空碎片冲入大气层时，其速度超过音速。这种极速会产生音爆（亦称冲击波），类似于军用喷气机产生的现象。这些冲击波引发地面振动，并沿碎片路径触发地震仪。通过识别哪些传感器在何时检测到振动，科学家可以追溯物体的飞行方向并估算其可能落点。
研究团队利用南加州127个地震仪的数据，计算出《神舟十五号》轨道舱的速度与轨迹。该物体以约25-30马赫的速度穿越大气层，以最快喷气机十倍的速度向东北方向飞越圣巴巴拉和拉斯维加斯上空。
地震信号的强度还让研究人员得以估算轨道舱的高度并确定其解体时间。结合速度与方向的计算数据，他们发现碎片实际坠落位置比美国太空司令部预测的路径偏北约25英里——该预测依赖再入前的轨道追踪。
研究人员指出，碎片在下降过程中燃烧可能释放有毒颗粒，这些颗粒会在大气中停留数小时，并随天气模式变化飘散至其他区域。掌握坠落碎片的精确路径有助于相关机构了解这些颗粒的可能扩散范围及受影响人群。
近实时追踪还能加快对坠落幸存碎片的回收速度。快速回收尤为重要，因为某些物体可能含有危险物质。费尔南多举例说明：“1996年俄罗斯《火星96号》航天器的碎片脱离轨道坠落。当时人们认为它已烧毁，但其放射性电源完整坠入海洋。尽管当时尝试过追踪，最终位置始终未能确认。近期有科学家在智利冰川中发现人造钚元素，他们认为这证明电源在下降过程中破裂并污染了该区域。我们需要更多追踪工具，特别是应对那些碎片携带放射性物质的罕见情况。”
迄今为止，科学家主要依赖雷达监测近地轨道物体并预测其再入大气层的时间与位置，这类预测有时误差可达数千英里。地震测量通过追踪碎片进入大气层后的实际轨迹，为现有体系提供了宝贵补充。费尔南多强调：“若想实施救援，关键在于快速定位落点——例如100秒内而非100天后。开发尽可能多的太空碎片追踪与特征描述方法至关重要。”
