Sensores sísmicos rastreiam a reentrada descontrolada do lixo espacial: o caso Shenzhou-15

Cientistas acabam de identificar uma forma inédita de acompanhar a reentrada descontrolada de lixo espacial que cai de volta à Terra.

Quando atravessam a atmosfera, fragmentos de detritos espaciais geram estrondos sônicos que podem ser captados por instrumentos em solo - justamente sensores sísmicos normalmente dedicados a registar o que ocorre abaixo de nós: os abalos internos do nosso planeta inquieto.

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

As medições obtidas por sensores sísmicos permitiram determinar com precisão não apenas a reentrada em si, como também a velocidade, a faixa de altitude, o tamanho, o ângulo de descida e o momento em que o objeto se fragmentou durante a queda.

"Observações de fragmentação em cascata, multiplicativa, oferecem insights 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 investigadores no artigo.

O problema do lixo espacial só aumenta. Segundo um relatório de abril de 2025 da Agência Espacial Europeia, estima-se que existam 1,2 milhão de pedaços de detritos potencialmente perigosos em órbita terrestre - e esse total tende a crescer à medida que mais satélites chegam ao fim da sua vida útil.

Um artefacto “morto” desse tipo já não pode ser contactado nem controlado; se colidir com outro detrito, ou se a órbita se degradar o suficiente para provocar a reentrada, resta-nos apenas observar.

Por que estrondos sônicos podem denunciar a queda de detritos

Para Fernando e Charalambous, contudo, essa observação pode ser muito mais eficaz do que se imaginava. Saber onde, a que altitude, a que velocidade e de que modo um objeto em reentrada se partiu ajuda a compreender melhor a dinâmica da reentrada atmosférica e a estimar onde os fragmentos têm maior probabilidade de cair.

Um estrondo sônico ocorre quando um objeto se desloca mais rápido do que a velocidade do som num meio. O termo pode induzir em erro: não se trata de um único “estouro” isolado, mas de algo semelhante a um rasto - uma onda de choque formada por ondas de pressão que se propagam para fora e acabam comprimidas numa forma cónica atrás do objeto em alta velocidade.

Objetos que entram na atmosfera a partir do espaço frequentemente caem acima da velocidade do som, atingindo velocidades supersônicas e até hipersônicas. Ao atravessarem o ar, deixam para trás um cone de energia acústica que pode ser percebido como um estrondo por quem estiver no seu percurso.

Sensores sísmicos são concebidos para detetar sinais acústicos vindos das profundezas da Terra. Ainda assim, os autores consideraram que esses instrumentos também poderiam rastrear o cone de Mach acústico produzido por detritos espaciais em queda.

O teste com o módulo orbital Shenzhou-15 na Califórnia

Em 2 de abril de 2024, o módulo orbital descartado da Shenzhou-15 reentrou na atmosfera terrestre sobre o sul da Califórnia. Com 2,2 metros (7,2 pés) e 1,5 tonelada, era suficientemente grande e pesado para representar um risco tanto para a aviação quanto para infraestruturas em solo - um caso ideal para avaliar esse tipo de rastreio.

Os investigadores recorreram a dados públicos da Rede Sísmica do Sul da Califórnia e da Rede Sísmica de Nevada, procurando indícios 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 o processo de destruição do objeto.

De acordo com os registos sísmicos, o módulo deslocava-se a uma velocidade na faixa de Mach 25 a 30, em linha com a caracterização orbital anterior à reentrada, que estimava a velocidade em cerca de 7,8 quilômetros (4,8 milhas) por segundo.

Os dados também indicaram que, enquanto a fase inicial da queda gerou um único sinal de estrondo de grande intensidade, mais adiante ele se transformou num conjunto complexo de vários sinais menores - o que coincide com relatos em solo de que o objeto se fragmentou.

No fim, o módulo se consumiu de forma inofensiva na atmosfera durante a descida. Ainda assim, os resultados mostram que características de um voo de reentrada podem ser acompanhadas com eficácia e precisão por estações sísmicas. Para objetos que talvez não se queimem tão completamente, isso pode, no futuro, ajudar a apontar a área mais provável de queda de detritos que cheguem ao chão.

"Como esses objetos necessariamente reentram na atmosfera a velocidades supersônicas, se os maiores fragmentos atingirem o solo, isso acontecerá antes de seus estrondos sônicos serem detetados", escrevem os autores. "No entanto, a deteção e o rastreio com base em métodos sismoacústicos permitem que os detritos sejam localizados no solo com mais rapidez e precisão do que seria possível de outra forma."

Riscos adicionais: partículas finas e modelagem da dispersão

Outra preocupação envolve a dispersão de particulados potencialmente perigosos, do tamanho de aerossóis, que podem ser libertados conforme o objeto se queima e se parte. Entender como esses estados de falha se desenrolam pode ajudar cientistas a modelar onde e de que modo essas nuvens se espalham.

Por enquanto, reentradas descontroladas continuam a ser exatamente isso: descontroladas. Mesmo que não seja possível impedi-las, o novo estudo aponta um caminho para usar ferramentas públicas a fim de observar e compreender melhor como esses objetos caem.

A pesquisa foi publicada na revista Science.