Sensores sísmicos revelam como rastrear a reentrada descontrolada de lixo espacial

Cientistas acabam de identificar uma nova forma de acompanhar a reentrada descontrolada de lixo espacial em queda.

Quando atravessam a atmosfera, fragmentos de detritos espaciais produzem estrondos sônicos (os chamados “booms sônicos”) que podem ser captados por instrumentos instalados no solo - inclusive por sensores sísmicos normalmente dedicados a observar o que acontece “para baixo”, isto é, os tremores internos do nosso planeta.

Sensores sísmicos e o rastro acústico do cone de Mach

Essa ideia não ficou só no campo teórico. O cientista planetário Benjamin Fernando, da Johns Hopkins University, e o engenheiro Constantinos Charalambous, do Imperial College London, colocaram a hipótese à prova usando a reentrada de 2024 do módulo orbital da Shenzhou-15.

Os registros obtidos por sensores sísmicos permitiram medições precisas não apenas da própria reentrada, mas também da velocidade, da faixa de altitude, do tamanho, do ângulo de descida e do momento em que o objeto se fragmentou durante a queda.

"Observações de fragmentação em cascata e multiplicativa oferecem insight sobre a dinâmica de desintegração de detritos, com implicações claras para a consciência situacional espacial e a mitigação de riscos associados a detritos", escrevem os pesquisadores no artigo.

O lixo espacial é uma preocupação crescente. De acordo com um relatório de abril de 2025 da European Space Agency, há uma estimativa de 1,2 milhão de peças potencialmente perigosas de sucata orbital ao redor da Terra - e esse total tende a aumentar à medida que mais satélites chegam ao fim de suas vidas úteis.

Uma espaçonave “morta” desse tipo não pode ser contatada nem controlada; se ela colide com outro detrito, ou se a órbita decai o suficiente para ocorrer a reentrada, tudo o que nos resta é observar.

Ainda assim, segundo Fernando e Charalambous, dá para fazer essa observação de modo bem mais eficiente do que se imaginava. Saber onde, a que altitude, a que velocidade e de que maneira um detrito se rompeu durante a reentrada ajuda a entender melhor a dinâmica da entrada atmosférica e a estimar onde os pedaços têm mais chance de cair.

Um estrondo sônico ocorre quando um objeto se desloca em um meio acima da velocidade do som. O nome pode enganar - não é um único “estouro” isolado, mas algo mais parecido com um rastro: uma onda de choque formada por ondas de pressão que se propagam para fora e acabam comprimidas em um cone atrás do objeto em alta velocidade.

Objetos que entram na atmosfera terrestre vindos do espaço muitas vezes descem mais rápido que a velocidade do som, atingindo velocidades supersônicas e até hipersônicas. Eles cortam o ar deixando um cone de energia acústica que pode ser ouvido por quem está no caminho como um “boom”.

Sensores sísmicos são projetados para detectar sinais acústicos que vêm das profundezas da Terra. Mesmo assim, os autores argumentaram que esses instrumentos também poderiam rastrear o cone de Mach acústico gerado por detritos espaciais em queda.

Teste real: a reentrada do módulo orbital Shenzhou-15 em 2 de abril de 2024

Em 2 de abril de 2024, o módulo orbital descartado da Shenzhou-15 reentrou na atmosfera da Terra sobre o sul da Califórnia. Com 2,2 metros (cerca de 7,2 pés) e 1,5 tonelada métrica, era grande e pesado o bastante para representar risco tanto para a aviação quanto para infraestruturas no solo - um caso ideal para testar esse tipo de rastreamento.

Para isso, os pesquisadores recorreram a dados públicos da Southern California Seismic Network e da Nevada Seismic Network, procurando evidências da passagem do módulo. Eles encontraram assinaturas compatíveis com o impacto do cone de Mach sobre a superfície e, a partir disso, reconstruíram o trecho final do voo e a destruição do objeto.

De acordo com os dados sísmicos, o módulo se deslocava a aproximadamente Mach 25 a 30, o que bate com a caracterização orbital pré-entrada do objeto, que estimou sua velocidade em cerca de 7,8 quilômetros (aproximadamente 4,8 milhas) por segundo.

Os cientistas também observaram que, enquanto a fase inicial da queda gerou um único sinal grande de estrondo, mais adiante esse registro se degradou em uma sequência complexa de vários sinais menores - um padrão consistente com relatos em solo de que o objeto se fragmentou.

No fim, o módulo se queimou de forma inofensiva na atmosfera durante a descida. Ainda assim, os resultados indicam que as características de um voo de reentrada podem ser acompanhadas com eficácia e precisão por estações sísmicas. Para objetos que não se desintegrem tão completamente, isso poderia, no futuro, ajudar a apontar o campo de detritos mais provável para os fragmentos que chegam ao chão.

"Como esses objetos necessariamente reentram na atmosfera em velocidades supersônicas, se os maiores fragmentos atingirem o solo, eles o farão antes que seus estrondos sônicos sejam detectados", escrevem os pesquisadores. "No entanto, a detecção e o rastreamento com base em métodos sismoacústicos permitem localizar os detritos no solo de forma mais rápida e precisa do que seria possível de outra maneira."

Riscos adicionais: aerossóis e mitigação de perigos de detritos espaciais

Outra preocupação é a dispersão de partículas potencialmente perigosas, do tamanho de aerossóis, que podem ser liberadas quando o objeto queima e se rompe. Entender como esses estados de falha se desenvolvem pode ajudar cientistas a modelar onde e de que maneira essas nuvens se espalham.

Por enquanto, reentradas descontroladas continuam sendo exatamente isso: descontroladas. Embora talvez não seja possível evitá-las, o novo estudo mostra um caminho para usar ferramentas públicas e observar - com mais entendimento - como esses objetos caem.

A pesquisa foi publicada na Science.