Sensores de terremoto detectan chatarra espacial cayendo a la Tierra

La creciente cantidad de objetos desechados por el ser humano orbitando la Tierra representa un riesgo potencial para las personas en el suelo. Con el objetivo de identificar la ubicación de estos desechos al caer, un grupo de científicos de la Universidad Johns Hopkins desarrolló un enfoque innovador que utiliza sistemas de monitoreo sísmico existentes para rastrear objetos durante su reentrada a la atmósfera.

Este método se basa en redes de sismómetros, instrumentos diseñados para detectar movimientos en el suelo causados por terremotos. Gracias a este enfoque, se puede obtener información más precisa en tiempo casi real en comparación con los métodos tradicionales, facilitando la localización y recuperación de escombros que podrían estar quemados, dañados o ser peligrosos.

El autor principal, Benjamin Fernando, un investigador postdoctoral que estudia terremotos en la Tierra, Marte y otros planetas del Sistema Solar, destacó que "las reentradas están ocurriendo con más frecuencia. El año pasado, tuvimos múltiples satélites entrando en nuestra atmósfera cada día, y no contamos con una verificación independiente de dónde ingresaron, si se desintegraron, si se quemaron en la atmósfera o si llegaron al suelo. Este es un problema creciente que seguirá empeorando".

El estudio fue publicado el 22 de enero en la revista Science.

Recreando la trayectoria final de una nave espacial

Fernando, junto a su coautor Constantinos Charalambous, investigador en el Imperial College London, probó la técnica analizando la reentrada de escombros de la nave espacial Shenzhou-15 de China. El módulo orbital de esta nave ingresó a la atmósfera terrestre el 2 de abril de 2024. Con un diámetro de aproximadamente 3.5 pies y un peso superior a 1.5 toneladas, este objeto era lo suficientemente grande como para representar un peligro para las personas, según los investigadores.

A medida que los escombros espaciales se precipitan hacia la atmósfera, viajan a velocidades superiores a la del sonido. Esta velocidad extrema genera estallidos sónicos, también conocidos como ondas de choque, similares a las producidas por jets militares. Estas ondas de choque provocan vibraciones que se propagan por el suelo, activando los sismómetros a lo largo de la trayectoria de los escombros. Al identificar qué sensores detectaron las vibraciones y en qué momento, los científicos pueden rastrear la dirección de movimiento del objeto y estimar dónde podría haber aterrizado.

Lo que los sensores de terremoto pueden revelar

Utilizando datos de 127 sismómetros en el sur de California, el equipo calculó tanto la velocidad como la trayectoria del módulo Shenzhou-15. El objeto atravesó la atmósfera a una velocidad aproximada de Mach 25-30, moviéndose hacia el noreste sobre Santa Bárbara y Las Vegas, a unas diez veces la velocidad del jet más rápido.

La intensidad de las señales sísmicas permitió a los investigadores estimar la altitud del módulo y determinar cuándo se desintegró. Al combinar esta información con los cálculos de velocidad y dirección, encontraron que los escombros viajaron aproximadamente 25 millas al norte de la trayectoria predicha por el Comando Espacial de EE. UU., que se basa en el seguimiento orbital antes de la reentrada.

Por qué es importante un seguimiento preciso

Durante la caída, los escombros pueden liberar partículas tóxicas que permanecen en la atmósfera durante horas y se dispersan a otras regiones a medida que cambian los patrones climáticos. Conocer la trayectoria precisa de los escombros que caen ayuda a las organizaciones a entender hacia dónde pueden desplazarse estas partículas y qué poblaciones podrían estar expuestas, indicaron los investigadores.

El seguimiento en tiempo casi real también facilita la recuperación más rápida de los escombros que sobreviven a la caída. Esta recuperación rápida es especialmente importante porque algunos objetos pueden contener materiales peligrosos.

Fernando recordó un incidente de 1996, cuando los escombros de la nave espacial rusa Mars 96 cayeron fuera de órbita. La gente pensó que se quemaron, pero su fuente de energía radiactiva aterrizó intacta en el océano. En ese momento, se intentó rastrearlo, pero su ubicación nunca se confirmó. Más recientemente, un grupo de científicos encontró plutonio artificial en un glaciar en Chile, que creen es evidencia de que la fuente de energía se rompió durante la caída y contaminó la zona. "Nos beneficiaría contar con herramientas adicionales de seguimiento, especialmente en esas raras ocasiones en que los escombros contienen material radiactivo", dijo Fernando.

Complementando los métodos de seguimiento espacial existentes

Hasta ahora, los científicos han dependido en gran medida del radar para monitorear objetos en órbita baja y predecir cuándo y dónde reingresarían a la atmósfera. Estas previsiones pueden ser a veces inexactas por miles de millas. Las mediciones sísmicas ofrecen un complemento valioso al seguir los escombros después de que ingresan a la atmósfera, proporcionando un registro de su trayectoria real.

Fernando concluyó: "Si quieres ayudar, es importante que determines rápidamente dónde ha caído -- en 100 segundos en lugar de 100 días, por ejemplo. Es esencial que desarrollemos tantas metodologías para rastrear y caracterizar los escombros espaciales como sea posible".