太空机构长期难以精确预测大型航天硬件碎片再入后的坠落位置，误差范围有时可跨越整个大陆。研究人员近日表示，他们提出一种新思路：捕捉太空碎片穿越大气层时产生的音爆信号，并借助地球现有地震仪网络进行定位，从而把分布各地的地震传感器转化为事实上的全球预警系统。研究团队称，该方法有望更准确锁定危险碎片的可能落点，且分析速度足够快，可为应急处置争取时间。

失控再入风险上升

随着发射成本下降以及卫星星座数量增加，环绕地球的人造物体数量持续上升，最终返回地球的废弃硬件也随之增多。报道指出，轨道上存在数千件人造物体，包括失效卫星和重达数吨的火箭级，其中部分火箭级会以专家认为风险较高的“失控再入”方式周期性进入大气层。由于这些物体最终必须穿过大气层并可能有残骸落地，其落点预测一直是难题。

传统再入预测通常依赖模型模拟物体翻滚、解体以及与高层大气的相互作用，但计算不确定性较大。相关报道提到，再入预测误差有时可达数千英里，使得当局难以及时向地面人员发出预警或提前部署清理队伍；在某些情况下，即便是最好的预测也可能让整个国家处于潜在撞击走廊之内。

将地震监测网络用于追踪音爆

新方法的核心是“让碎片自己发声”。研究人员指出，大型物体以每秒数公里的速度穿越大气层时会产生强烈音爆，这些冲击波通过空气传播并传入地面，可被原本用于监测地震的高灵敏度仪器记录。团队认为，这些音爆可被视为“微型地震”信号，即使碎片仍处于高空，地震仪网络也能以较高分辨率捕捉到相关特征。

研究人员通过比较音爆在不同监测站点的到达时间，采用类似地震学定位震中的方法，对再入物体的路径进行三维重建。工作总结称，音爆在数据中留下的“指纹”可用于追溯物体解体位置及可能落点，并将不同国家的监测系统拼接成覆盖更广的追踪网络。另有描述指出，随着碎片移动，各站点记录到的是其再入过程的不同“切片”，可用于还原整体轨迹。

“快速再入取证”强调时效

研究人员将该工作称为“快速再入取证”，即利用再入过程中留下的振动信号重建航天器最后几分钟的状态。两位科学家在一项新研究中阐述，音爆模式可编码物体的速度、角度以及碎片化历史，从而推断单个大型油箱是否存活至低空，或硬件是否在高空碎裂。报道援引Constantinos Charalambous的话称，“这是快速再入”，目标是在数小时内而非数周内给出结论。

南加州与卡纳维拉尔角的案例演示

研究团队表示，该概念已在实际事件中得到检验。2024年4月2日，南加州夜空出现火光，标志着一次航天器解体事件，为新算法提供了自然测试案例。对该事件的分析显示，音爆在区域内及地面传播并被仪器捕捉，研究人员随后利用这些数据以更高精度重建了碎片路径。相关报道将重建效果归因于密集的传感器覆盖与更精细的建模。

另一项演示发生在佛罗里达卡纳维拉尔角。由于当地发射与再入活动频繁，研究人员将其作为持续测试场景。新研究展示了地震监测器如何更好地追踪与德州星舰试飞相关硬件产生的音爆，并据此改进其他地点的模型。报道来自佛罗里达卡纳维拉尔角。

过去事件推动更快、更准的追踪需求

报道指出，这一方法也回应了过往事件带来的现实需求。行星保护领域的Fernando博士曾提及1990年代俄罗斯“火星96号”航天器案例：其碎片携带潜在有害物质坠落轨道。尽管一度被认为已在再入中燃烧殆尽，但后来花费多年才逐步拼凑出碎片实际落点。Fernando在相关报道中表示，如果类似硬件如今坠落在人口居住区，这种延迟将难以接受，当前目标是尽可能快速且精确地表征太空垃圾。

从事再入追踪的专业人士还指出，难点不仅在于预测大型火箭碎片的接触点，也在于回收可能具有毒性的残骸。研究者称，巨型火箭碎片在再入过程中可能跳跃、翻滚并碎裂，难以用简单模型描述，导致最终落点预测往往更像“艺术”而非科学；而基于音爆的高信息量数据方法因此受到关注。