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　　一艘航天器在南加利福尼亚州上空解体，化作一团壮观的火球，并触发了数百公里外的地震仪。这枚曾属于神舟十五号任务的坠落舱段以接近音速30倍的速度重返大气层，留下的不仅仅是夜空中的绚烂光迹。

　　科学家现已证实，无需依赖望远镜或雷达，仅通过侦听碎片产生的音爆即可追踪此类失控的再入事件。这项创新方法为监测难以预测的太空垃圾回归提供了新途径，其出现可谓恰逢其时。

　　这项由约翰霍普金斯大学的本杰明·费尔南多与伦敦帝国理工学院的康斯坦丁诺斯·查拉兰布斯共同研发的新方法，依托现有的地震监测网络记录再入碎片的声学冲击波。该技术可近乎实时地呈现其下降轨迹、解体过程及地面撞击区域。

　　该系统的效果令人惊叹，它充分利用了全球已部署的数千个地震监测站。以神舟十五号事件为例，加利福尼亚州和内华达州的127个传感器就详细捕捉到了经过的冲击波。

　　传统雷达和光学追踪技术常在高速坠落物体监测中失效。《科学》杂志指出，部分问题源于再入过程的物理特性：航天器冲入大气层时，周围空气会电离形成等离子鞘层，从而干扰雷达信号。由此产生的信号盲区导致追踪不可靠，甚至完全失效。

　　而地震数据则不受此影响。费尔南多在接受采访时解释道：“我们意识到，神舟十五号在加利福尼亚州再入大气层时，同样的方法可用于追踪太空碎片。”此前他在美国宇航局“洞察号”火星任务中，就曾运用类似方法探测火星陨石。神舟十五号返回舱（重约1.5吨）以25至30倍音速进入地球大气层。当舱体飞越圣巴巴拉并朝拉斯维加斯方向移动时，产生了连续的音爆。

　　这些冲击波向下并横向传播至地面，被地震台站敏锐地捕捉到。通过研究不同地点接收音爆信号的时间，研究人员得以以超乎预期的精度重建碎片的轨迹。

　　研究发现，碎片的实际轨迹与美国太空司令部最初预测的轨迹相差约8600公里。这一差异绝非小事：它凸显了仅凭轨道推演追踪再入物体的挑战性，尤其当物体在人口稠密区上空燃烧殆尽时。

　　该研究还揭示了航天器再入大气层时的解体机制。据《科学》杂志报道，研究团队从地震信号中识别出清晰的解体模式，称之为“级联失效”。这既非突然的爆炸，也非缓慢的熔解，而是模块以0.15至0.35秒的间隔快速解体，每次分离都产生独特的声学特征。

　　圣米格尔岛监测站记录到了关键数据：由冲击波突然向下作用力引发的急骤N波。这表明至少部分舱体在高空保持完整，直至后续坠落阶段才开始解体。研究团队发现其下降角度极其平缓（仅略高于1度），解体过程集中发生在约16公里长的紧凑区域内。

　　这一解体细节具有关键意义。航天器各部件设计目的不同：有些注定在高空燃烧殆尽，有些则需经受住考验。虽然坠落地球的大部分物体会在高层大气中焚毁，但并非所有物体都会如此。

　　正如费尔南多在《科学》杂志报告中所解释的：“若要提供援助，快速确定坠落位置至关重要——例如在100秒内而非100天后。”

　　某些情况下，坠落物可能构成超越结构性威胁的风险。例如“火星96号”任务搭载的放射性电源在故障后未能回收。费尔南多指出，科学家后来在智利冰川中检测到人工钚元素，表明该电源在下降过程中破裂，导致放射性物质散落至该地区。

　　尽管神舟十五号的研究属于事后分析，但其实时应用潜力显而易见。研究团队认为，随着技术的发展，其地震追踪方法有望实现近乎即时的响应。费尔南多表示，在数据条件允许时，“自动化算法可在数秒内计算出飞行轨迹”。

　　这将显著超越现有技术水平。基于光学或雷达数据生成轨迹往往耗时数小时甚至数日，且需满足目标物可见且无遮挡的条件。地震法则提供了受可见度和大气干扰影响较小的平行路径。

　　该方案旨在与现有系统互补而非替代，尤其适用于雷达覆盖稀疏的区域。据《科学》杂志报道，研究团队利用加利福尼亚州124个监测站及内华达州1个站点的地震数据进行了验证。

　　即使远离飞行轨迹的站点也捕捉到了声学信号，包括在主要音爆结束后仍持续存在的微弱次声波。这些低频声波可传播至远距离，从而扩展了地震监测网络的覆盖范围。

　　作者：斯拉马尼·阿吉拉斯