Sensores sísmicos ganham uma nova função: acompanhar a reentrada descontrolada de detritos espaciais

Cientistas acabam de demonstrar uma forma inédita de monitorizar a reentrada descontrolada de detritos espaciais que voltam a cair na atmosfera da Terra.

A ideia parte de um fenómeno bem conhecido: quando fragmentos de lixo espacial atravessam as camadas atmosféricas a velocidades extremas, eles geram booms sónicos. Esses booms podem ser captados por instrumentos em terra que, em geral, são usados para observar o que acontece “para baixo”, no interior do planeta - os sensores sísmicos que registam os tremores e vibrações da crosta terrestre.

Detritos espaciais e sensores sísmicos: rastrear o que cai do céu

Não se trata apenas de uma proposta teórica. O cientista planetário Benjamin Fernando, da Universidade Johns Hopkins, e o engenheiro Constantinos Charalambous, do Imperial College de Londres, testaram a hipótese durante a reentrada de 2024 do módulo orbital Shenzhou-15.

Com os registos das estações sísmicas, foi possível obter medições precisas não só do evento de reentrada em si, mas também de parâmetros como velocidade, faixa de altitude, tamanho, ângulo de descida e o momento em que o objecto se fragmentou durante a queda.

“Observações de fragmentação em cascata, de carácter multiplicativo, oferecem pistas sobre a dinâmica de desintegração de detritos, com implicações claras para a consciência situacional espacial e a mitigação de riscos associados a detritos”, escreveram os autores no artigo científico.

Por que a reentrada descontrolada preocupa cada vez mais

O problema do lixo em órbita está a crescer. Segundo um relatório de Abril de 2025 da Agência Espacial Europeia, estima-se que existam cerca de 1,2 milhão de peças de detritos espaciais potencialmente perigosas em órbita da Terra - e a tendência é de aumento, à medida que mais satélites chegam ao fim da sua vida útil operacional.

Quando uma nave espacial entra nessa condição “morta”, ela deixa de responder a comandos e não pode ser controlada. Se colidir com outro fragmento, ou se a sua órbita decair a ponto de desencadear a reentrada, a capacidade humana de intervenção é mínima: na prática, resta acompanhar e tentar prever consequências.

Fernando e Charalambous defendem, porém, que esse acompanhamento pode ser muito mais eficaz do que se imaginava. Saber onde, a que altura, a que velocidade e como um objecto se desfez durante a reentrada ajuda a compreender melhor a dinâmica da travessia atmosférica - e a estimar com mais precisão onde os fragmentos podem acabar por cair.

O que é um boom sónico (e por que ele não é “um único estrondo”)

Um boom sónico ocorre quando um objecto se desloca mais rápido do que a velocidade do som no meio em que viaja. O nome pode induzir em erro: não é um “estrondo” pontual, mas uma espécie de rasto - uma onda de choque formada por ondas de pressão que se propagam para fora e acabam comprimidas numa geometria em cone atrás do objecto.

Objectos que entram na atmosfera vindos do espaço frequentemente excedem a velocidade do som, atingindo velocidades supersónicas e até hipersónicas. Ao atravessarem o ar, arrastam consigo um cone de energia acústica que pode ser percebido, ao longo do seu trajecto, como um boom.

Os sensores sísmicos são concebidos para detectar sinais acústicos e vibrações associados a fenómenos geológicos. Ainda assim, os investigadores levantaram a possibilidade de que essas estações também consigam “ver” o cone de Mach acústico gerado por detritos espaciais em queda.

O caso Shenzhou-15: dados sísmicos reconstruíram a fase final da queda

Em 2 de Abril de 2024, o módulo orbital descartado Shenzhou-15 reentrou na atmosfera sobre o sul da Califórnia, nos Estados Unidos. Com cerca de 2,2 metros e 1,5 tonelada, era grande e pesado o suficiente para representar risco tanto para a aviação quanto para estruturas em solo - tornando-se um caso de teste ideal para esse tipo de rastreio.

Os autores acederam a dados públicos da Rede Sísmica do Sul da Califórnia e da Rede Sísmica de Nevada, procurando sinais compatíveis com a passagem do objecto. Eles encontraram assinaturas coerentes com a “batida” do cone de Mach na superfície e, a partir disso, reconstruíram a trajectória final e o processo de destruição do módulo.

Pelos registos sísmicos, o módulo deslocava-se a cerca de Mach 25 a 30, valor compatível com a caracterização orbital pré-entrada, que estimava a sua velocidade em aproximadamente 7,8 km/s.

Os dados também indicaram que, numa fase inicial, a queda gerou um único sinal de boom de grande amplitude; mais adiante, esse sinal transformou-se numa sequência complexa de vários booms menores - padrão que coincide com relatos em solo de que o objecto se fragmentou.

No fim, o módulo queimou-se na atmosfera sem causar danos. Ainda assim, os resultados sugerem que as características de um voo de reentrada podem ser acompanhadas com eficácia e precisão por estações sísmicas. Para objectos que não se desintegrem de forma tão completa, essa abordagem pode vir a ajudar a identificar a região mais provável do campo de detritos onde fragmentos cheguem ao chão.

“Como esses objectos necessariamente reentram na atmosfera a velocidades supersónicas, se os maiores fragmentos atingirem o solo, isso ocorrerá antes de os seus booms sónicos serem detectados”, escreveram os autores. “No entanto, a detecção e o rastreio por métodos sismoacústicos permitem localizar detritos no solo com maior rapidez e precisão do que seria possível de outra forma.”

O que mais pode ser monitorizado: partículas finas e impactos ambientais

Há ainda outra preocupação associada a reentradas: a libertação e dispersão de partículas finas, em escala de aerossóis, potencialmente perigosas, que podem surgir quando o material aquece, se queima e se parte. Compreender como esses “estados de falha” ocorrem ao longo da queda pode ajudar investigadores a modelar onde e como essas nuvens se espalham.

Além disso, redes sísmicas não precisam actuar isoladamente. Na prática, a combinação de estações sísmicas com observações por radar, registos ópticos e sensores de infrassom pode reforçar a reconstrução de trajectórias e a estimativa de fragmentação, oferecendo uma visão mais completa do evento - especialmente quando alguns instrumentos estiverem fora de alcance ou com cobertura limitada.

Um novo uso para ferramentas públicas, enquanto as reentradas continuam fora de controlo

Por enquanto, reentradas descontroladas continuam a ser exactamente isso: eventos que não conseguimos impedir em tempo real. Ainda assim, o estudo mostra que é possível usar ferramentas públicas já existentes para observar e entender melhor como esses objectos descem e se desintegram.

A pesquisa foi publicada na revista Ciência.