Dünya yörüngesinde biriken uzay çöplerinin sayısı hızla artarken, kontrolsüz şekilde atmosfere giren uydu ve roket parçalarının nereye düşeceğini önceden tahmin etmek giderek zorlaşıyor. Johns Hopkins Üniversitesi ve Imperial College London’dan araştırmacılar, bu soruna yeni bir çözüm sundu.
Araştırmacılar, normalde depremleri ölçmek için kullanılan ve yer titreşimlerini kaydeden sismometre ağları sayesinde atmosfere giren uzay araçlarının gerçek rotasının neredeyse anlık olarak belirlenebileceğini ortaya koydu.
Araştırma kapsamında 2 Nisan 2024’te atmosfere giren Çin’e ait Shenzhou-15 uzay aracının yörünge modülü incelendi. Yörünge modülü, uzay aracının görev sırasında kullanılan ancak görev sonrasında Dünya çevresinde dönmeye devam eden ve zamanla irtifa kaybederek atmosfere giren büyük parçasını ifade ediyor. Yaklaşık 1,5 ton ağırlığındaki bu modül, kontrolsüz yeniden giriş yaptığı için potansiyel risk taşıyordu.
Modül atmosfere ses hızının 25 ila 30 katı hızla girdi. Bu hızda hareket eden cisimler “sonik patlama” adı verilen güçlü basınç dalgaları oluşturuyor. Sonik patlama, savaş uçaklarının ses duvarını aşarken oluşturduğu etkiye benziyor ancak uzay çöplerinde hız çok daha yüksek olduğu için ortaya çıkan şok dalgaları daha geniş bir alana yayılıyor.
Deprem sensörleri modülü nasıl yakaladı?
Sonik patlamalar yalnızca havada duyulmuyor. Bu basınç dalgaları yere ulaştığında zeminde kısa süreli titreşimler oluşturuyor. Normalde depremleri kaydetmek için kullanılan sismometreler, bu titreşimleri de algılayabiliyor.
Araştırmacılar Güney Kaliforniya ve Nevada’daki 127 sismometreden elde edilen açık kaynak verileri analiz etti. Öncelikle yeniden girişin gerçekleştiği saat aralığı belirlendi. Ardından sensörlerin o dakikalarda kaydettiği tüm yer titreşimleri incelendi. Deprem kaynaklı dalgalar ile sonik patlamadan kaynaklanan titreşimlerin desenleri farklı olduğu için, uzay aracına ait sinyaller ayırt edildi.
Her sensörün şok dalgasını hangi saniyede kaydettiği hesaplandı. Sensörler arasındaki zaman farkları harita üzerinde işlendi ve cismin gökyüzündeki hareketinin yeryüzündeki iz düşümü çıkarıldı. Araştırmacılar ayrıca “ters çözümleme” olarak bilinen ve kaydedilen verilerden yola çıkarak cismin hızını, irtifasını ve atmosfere giriş açısını hesaplamaya yarayan matematiksel yöntemi kullandı.
Tek patlama değil, kademeli parçalanma
Sismik veriler yalnızca rotayı değil, parçalanma biçimini de ortaya koydu. Eğer modül tek bir büyük patlamayla dağılmış olsaydı sensörlerde tek ve güçlü bir sinyal görülürdü. Ancak kayıtlarda birden fazla güçlü titreşim dalgası tespit edildi. Bu durum, modülün atmosferde ilerlerken aşama aşama parçalandığını gösterdi. Sonuçlar, görgü tanıklarının ifadeleri ve video kayıtlarıyla da örtüştü.
Hesaplamalar ayrıca modülün yörünge verilerine dayalı tahminlerden yaklaşık 40 kilometre farklı bir rota izlediğini ortaya koydu. Daha önce yalnızca radar ve yörünge hesaplamalarına dayanan tahminlerde sapmalar çok daha yüksek seviyelere ulaşabiliyordu. Yeni yöntem, cismin atmosfer içindeki gerçek yolunu doğrudan ölçebildiği için daha güvenilir sonuç sunuyor.
Toksik ve radyoaktif riskler için neden önemli?
Araştırmacılara göre bu yöntem, özellikle toksik, yanıcı ya da radyoaktif bileşen taşıyabilecek uzay araçları açısından büyük önem taşıyor. Atmosfere giriş sırasında oluşan aşırı ısı, bu maddelerin küçük parçacıklar halinde dağılmasına neden olabiliyor.
Bu küçük parçacıklar rüzgarla farklı bölgelere taşınabiliyor. Düşüş rotasının hızlı belirlenmesi, hem yere ulaşan kalıntıların daha çabuk toplanmasını hem de olası kirlenme alanlarının erken tespit edilmesini sağlayabilir.
Bilim insanları, sismik izleme yönteminin radar sistemlerinin yerini almayacağını ancak onları tamamlayacağını vurguluyor. Radar sistemleri cisim yörüngedeyken takip sağlarken, atmosferde yanma ve parçalanma başladığında izleme zorlaşıyor. Sismometre ağları ise tam bu aşamada devreye girerek cismin atmosfer içindeki gerçek yolunu ölçebiliyor.
Kaynak: Science