聽音辨位神技！科學家靠「震波」追蹤失控墜落的太空殘骸

記者孟圓琦／編譯

科學家近日研發出一種追蹤「失控太空垃圾重返大氣層」的新方法。透過地面地震感測網絡偵測殘骸墜落時產生的「音爆（Sonic Booms）」，研究人員能以極高精度重建墜落物的動態，這對提升空間態勢感知與減輕地面危害，具有重大意義。

跨界應用！地震感測器化身音爆追蹤器

這項由約翰霍普金斯大學行星科學家班傑明．費爾南多（Benjamin Fernando），以及倫敦帝國學院工程師康斯坦蒂諾斯．查拉蘭布斯（Constantinos Charalambous）領導的研究指出，太空物體以超音速（甚至極音速）進入大氣層時，會產生類似船隻波紋的「馬赫錐（Mach cone）」壓力波。這種音爆訊號雖由空氣傳導，卻能被靈敏的地震儀捕捉並記錄為地面震動。

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實證研究：神舟十五號軌道艙墜落案例

研究團隊利用 2024 年 4 月 2 日神舟十五號軌道艙重返大氣層的數據進行了假設測試。當該重達 1.5 公噸的模組墜落於南加州上空時，研究人員調閱了加州與內華達州的公開地震監測網資料，成功重建出該物體的關鍵飛行數據：

• 飛行速度：

  測得速度達馬赫 25 至 30（約每秒8公里），與預測值吻合

• 解體動態：

  數據精確捕捉到單一音爆訊號演變為多個細碎訊號的過程，證實了物體在空中發生了連鎖碎裂

太空垃圾危機與安全維護

根據歐洲太空總署（ESA）2025 年 4 月的報告，目前地球軌道上估計有 120 萬件具潛在威脅的太空垃圾。由於失效的衛星或殘骸無法控制，監測其重返大氣層的路徑至關重要。

研究人員表示，這種「地震聲學監測法」不僅能提供比傳統方法更迅速、更精確的定位資訊，還能幫助科學家模擬殘骸燒毀時產生的氣溶膠顆粒如何在大氣中擴散。雖然目前尚無法阻止失控墜落，但利用現有的地震儀基礎設施，人類將能更有效地預警並理解這些「天外來客」的歸途。這項研究已於近日發表於《美國國家科學院院刊》（PNAS）。

資料來源：sciencealert、science