Инфразвуковая технология доказала свою важность для планетарной обороны от угроз из космоса - New-Science.ru
03 мая 2025, 00:00
Ученый из лаборатории Sandia Labs, специализирующийся на отслеживании угла входа объектов в атмосферу Земли, продемонстрировал, как существующая сеть датчиков на основе инфразвуковой технологии, предназначенных для обнаружения потенциальных испытаний ядерного оружия, может быть адаптирована для планетарной обороны.
Новаторское использование этой технологии может обеспечить защиту от потенциальных опасностей из космоса, включая выброшенные приборы, неработающие спутники и другой космический мусор, который в настоящее время окружает планету.
Поскольку ожидается, что будущие миссии увеличат объем опасных материалов, которые могут причинить ущерб при падении на Землю, а дипломатические усилия по решению этой проблемы все еще продолжаются, использование инфразвуковой технологии для определения места и времени возможного падения объекта может оказаться все более ценным. Эта технология также может защитить от природных объектов, таких как падающие метеоры, или, возможно, от объектов, намеренно запущенных по наземной цели в будущей космической войне.
Как инфразвуковая технология помогает планетарной обороне от приближающихся космических объектов
В своем письме в редакцию New-science.ru ученый Sandia Labs Элизабет Силбер объяснила, как работает инфразвуковая технология, лежащая в основе всемирной сети датчиков Организации Договора о всеобъемлющем запрещении испытаний (ОДВЗИ).
"
Всемирная сеть инфразвуковых датчиков ОДВЗИ предназначена для обнаружения мельчайших возмущений в атмосфере, включая сигналы от событий, происходящих на расстоянии тысяч километров", — пояснила Силбер. "
Эти датчики очень чувствительны по своей конструкции. Их эффективность заключается в способности регистрировать очень тонкие изменения атмосферного давления, вызванные удаленными импульсными источниками".
В том же письме Зильбер сообщила, что ее любопытство было вызвано тем, что сеть ОДВЗИ и база данных Центра изучения околоземных объектов NASA (CNEOS) часто определяют немного разные места для болидов, или метеоров, взрывающихся при входе в атмосферу. База данных CNEOS NASA, которую Зильбер назвал "одним из важнейших существующих ресурсов" для изучения подобных явлений, содержит записи о примерно 1000 атмосферных явлениях, зафиксированных правительственными космическими датчиками США.
Поскольку в этих двух системах используются разные технологии, Зильбер задался вопросом, могут ли данные, полученные с помощью датчиков, работающих на основе инфразвуковой технологии, содержать дополнительную информацию, которая сбивает с толку сеть NASA. В частности, по словам ученых из Sandia Labs, она изучила, как путь огненного шара через атмосферу, в частности угол входа объекта, может объяснить несовпадение показаний.
"
Неглубокие входы проходят большие расстояния и могут посылать звук из многих точек на пути, что может отклонить видимое направление сигнала на несколько градусов", — сказала Зильбер в интервью New-science.ru. "
Более крутые входы гораздо более просты".
В пресс-релизе, анонсирующем исследование, говорится, что использование этих данных для более точного определения мест потенциального столкновения крайне важно и может сыграть важную роль в планетарной обороне.
"
Если вы не знаете, куда что-то летит, то вам трудно подготовиться к этому", — поясняется в пресс-релизе.
Прогнозирование траектории входа космических объектов
Зильбер разработала специальную компьютерную модель для проверки гипотезы, чтобы показать, как различные траектории входа в атмосферу влияют на то, что "видят" инфразвуковые системы. Названная BIBEX-M, или Bolide Infrasound Back-Azimuth Explorer Model, Зильбер рассказала, что ее адаптированная модель использует тонкие различия в звуке, обнаруженные датчиками ОДВЗИ, для расчета наиболее вероятного пути метеоров, кусков космического мусора или даже запланированных событий входа в атмосферу, "которые следуют по аналогичным вытянутым траекториям".
"
Понимание этого эффекта помогает нам лучше определить место, где происходят эти события, и делает глобальный мониторинг более точным", — пояснила она.
В опубликованном исследовании, где подробно описываются полученные результаты, Зильбер отметила, что объекты, входящие в атмосферу под углом более 60 градусов, с наибольшей вероятностью будут давать различные координаты в зависимости от датчиков, используемых для их отслеживания. Поскольку инфразвуковые технологии отслеживают сигналы во времени, они обладают уникальными возможностями для расчета углов входа и местоположения.
Отвечая на вопрос о том, насколько заблаговременно можно предупредить людей, находящихся в потенциальных местах падения, о применении инфразвуковой технологии, Зильбер сказала, что время до входа в атмосферу сильно варьируется. Например, ученый из Sandia Labs отметила, что в 2013 году 18-метровый Челябинский астероид оставался незамеченным вплоть до входа в атмосферу, поскольку приближался к Земле со стороны Солнца. Другой пример — огненный шар Риббека над Германией в 2024 году, который, по словам Зильбер, был обнаружен только за три часа до входа в атмосферу.
В отличие от природных явлений, Зильбер сообщила New-science.ru, что искусственные объекты, возвращающиеся на Землю после межпланетных полетов, имеют точно рассчитанные траектории, известные "намного заранее". Наряду с успешными скоординированными кампаниями по отслеживанию возвращения, такими как миссии NASA Stardust и Genesis, а также миссии Японского космического агентства (JAXA) Hayabusa и Hayabusa2 по возвращению образцов, Зильбер привела в пример атмосферное возвращение в 2023 году миссии NASA OSIRIS-Rex, когда многочисленные датчики работают вместе, чтобы определить точные координаты возвращения. Это событие, пояснила она, было "
крупнейшим геофизическим наблюдением на сегодняшний день, в котором задействован широкий спектр наземных и атмосферных датчиков", в том числе основанных на инфразвуковой технологии.
"
Эти кампании предоставляют редкую возможность проверить и усовершенствовать наши возможности обнаружения в контролируемых условиях", — сказала Зильбер.
Улучшение отслеживания объектов с помощью новых технологий
Хотя отслеживание небольших объектов по-прежнему является наиболее сложной задачей для любых сенсорных систем, Зильбер сказала, что предсказание орбит некоторых из самых крупных и опасных объектов в космосе может происходить "на десятилетия вперед". Она также сказала, что работа по улучшению раннего обнаружения небольших объектов "продолжается".
На вопрос о том, существуют ли потенциальные способы улучшения возможностей планетарной обороны помимо инфразвуковой технологии ОДВЗИ, Зильбер привела несколько примеров.
"
Это отличный вопрос!" - ответила она. "
Хотя глобальная наземная сеть остается основой мониторинга атмосферы, растет интерес к дополнительным технологиям для повышения потенциала планетарной обороны".
По словам Зильбер, высотные платформы, такие как стратосферные воздушные шары, оснащенные инфразвуковыми датчиками, "показали значительные перспективы". Например, воздушные шары с инфразвуковыми датчиками, работающие на таких экстремальных высотах, уловили четкие инфразвуковые сигналы при входе OSIRIS-Rex в атмосферу. Этот успех, отметил ученый, продемонстрировал потенциал технологии для мониторинга высотных атмосферных явлений "
с замечательной чувствительностью".
Отвечая на вопрос о планируемых усовершенствованиях существующей инфразвуковой системы ОДВЗИ, Зильбер сказала, что лучше всего на этот вопрос ответит организация, эксплуатирующая и обслуживающая датчики. Однако, по ее словам, система проходит регулярное техническое обслуживание, как и "
любая сложная система глобального мониторинга". Она также отметила, что дальнейшие достижения во всех областях зондирования и обработки сигналов также могут улучшить системы, использующие инфразвуковую технологию.
По словам ученого из Sandia Labs, ее результаты важны, поскольку они впервые количественно определяют разницу между показаниями датчиков, которые можно отнести к траектории движения любого приближающегося объекта. Она также говорит, что эта работа предлагает исследователям, изучающим планетарную оборону, новый инструмент для защиты от космического мусора путем сканирования инфразвуковых сигналов "
на расстояниях до 15 000 километров".
"
Результаты показывают, что для огненных шаров с малым радиусом действия общепринятое предположение об одиночном точечном источнике не всегда верно, даже на большом расстоянии", - сказала Зильбе. "
Это имеет важные последствия для интерпретации инфразвуковых данных, полученных как от природных огненных шаров, так и от повторных входов космического мусора, что приведет к более точной локализации событий и улучшению глобального мониторинга".
Читайте все последние новости космонавтики на New-Science.ru