Sensores sísmicos detetam, na atmosfera, estrondos sônicos causados pela entrada de lixo espacial

Os cientistas acabam de descobrir uma nova forma de acompanhar a reentrada descontrolada de lixo espacial em queda.

Ao atravessarem a atmosfera, fragmentos de detritos espaciais geram estrondos sónicos que podem ser captados por instrumentos no solo normalmente dedicados ao que se passa debaixo dos nossos pés: os sensores sísmicos que registam os movimentos internos do nosso planeta inquieto.

E não se trata apenas de uma hipótese: o cientista planetário Benjamin Fernando, da Universidade Johns Hopkins, e o engenheiro Constantinos Charalambous, do Imperial College London, testaram esta ideia na reentrada, em 2024, do módulo orbital da Shenzhou-15.

Os dados recolhidos pelos sensores sísmicos forneceram medições precisas não só da própria reentrada, mas também da sua velocidade, intervalo de altitude, dimensão, ângulo de descida e momento da fragmentação durante a queda.

"As observações de fragmentação em cascata e multiplicativa oferecem perspetivas sobre a dinâmica de desintegração dos detritos, com implicações claras para a perceção situacional no espaço e para a mitigação dos riscos associados aos detritos", escrevem os investigadores no seu artigo.

O lixo espacial é uma preocupação crescente. Segundo um relatório da Agência Espacial Europeia, publicado em abril de 2025, existem cerca de 1,2 milhões de fragmentos de lixo espacial potencialmente perigosos em órbita da Terra - e esse número só deverá aumentar à medida que mais satélites chegam ao fim da sua vida útil operacional.

Uma nave "morta" deste tipo já não pode ser contactada nem controlada; se colidir com outro fragmento de detritos, ou se a sua órbita decair o suficiente para provocar a reentrada, tudo o que podemos fazer é observar.

Segundo Fernando e Charalambous, porém, essa observação pode ser feita de forma muito mais eficaz do que se pensava. Saber onde, a que altitude, com que velocidade e de que modo um objeto de lixo espacial em reentrada se fragmentou pode ajudar-nos a compreender melhor a dinâmica da reentrada atmosférica e a prever onde é mais provável que os fragmentos caiam.

Um estrondo sónico ocorre quando um objeto se desloca mais depressa do que a velocidade do som num determinado meio. O nome é algo enganador - não se trata de um único estrondo isolado, mas antes de uma espécie de rasto, uma onda de choque formada por ondas de pressão que se propagam para fora e são comprimidas em forma de cone atrás do objeto em alta velocidade.

Os objetos que entram na atmosfera terrestre vindos do espaço deslocam-se muitas vezes a velocidades superiores à do som, atingindo regimes supersónicos e até hipersónicos. Ao atravessarem a atmosfera, deixam atrás de si um cone de energia acústica que pode ser ouvido como um estrondo por quem estiver no seu percurso.

Os sensores sísmicos são concebidos para detetar sinais acústicos vindos das profundezas da Terra. Ainda assim, os investigadores consideraram que estes instrumentos também poderiam seguir o cone de Mach acústico de detritos espaciais em queda.

A 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 e 1,5 toneladas métricas, era suficientemente grande e pesado para representar um perigo tanto para a aviação como para infraestruturas terrestres - o caso de teste ideal para este tipo de monitorização.

Os investigadores recorreram aos dados públicos da Southern California Seismic Network e da Nevada Seismic Network e procuraram sinais da passagem do módulo. Encontraram registos compatíveis com o impacto no solo do cone de Mach e reconstruíram a fase final do voo e a destruição do objeto.

De acordo com os dados sísmicos, o módulo deslocava-se a uma velocidade de cerca de Mach 25 a 30, em linha com a caracterização orbital pré-entrada, que estimava a sua velocidade em aproximadamente 7,8 quilómetros por segundo.

Os investigadores verificaram ainda que, enquanto a fase inicial da queda produziu um único grande sinal de estrondo, mais tarde esse sinal evoluiu para uma sequência complexa de vários estrondos menores - algo compatível com os relatos em terra sobre a fragmentação do objeto.

No fim, o módulo queimou-se sem causar danos na atmosfera durante a queda, mas os resultados mostram que as características de um voo de reentrada podem ser acompanhadas de forma eficaz e precisa por estações sísmicas. No caso de objetos que não se desintegrem tão completamente, isto poderá um dia ajudar a localizar com maior exatidão a área mais provável onde os destroços cairão.

"Como estes objetos reentram necessariamente na atmosfera a velocidades supersónicas, se os maiores fragmentos atingirem o solo, fá-lo-ão antes de os seus estrondos sónicos serem detetados", escrevem os investigadores. "No entanto, a deteção e o acompanhamento com base em métodos sismoacústicos permitem localizar os detritos no solo com maior rapidez e precisão do que seria possível de outra forma."

Outra preocupação prende-se com a dispersão de partículas potencialmente perigosas, de dimensão semelhante à de aerossóis, que podem ser libertadas à medida que o objeto arde e se fragmenta. Compreender como estes estados de falha se desenvolvem poderá ajudar os cientistas a modelar onde e de que forma essas nuvens se dispersam.

Para já, as reentradas descontroladas continuam precisamente a sê-lo. Embora possamos não conseguir evitá-las, esta nova investigação mostra uma forma de usar ferramentas publicamente disponíveis para observar e compreender melhor como esses objetos caem.

A investigação foi publicada na revista Science.