Η Γη βομβαρδίζεται συνεχώς από θραύσματα βράχου και πάγου από το διάστημα, γνωστά και ως μετεωροειδή. Τα περισσότερα μετεωροειδή είναι τόσο μικρά όσο κόκκοι άμμου και μικρά βότσαλα και καίγονται εντελώς ψηλά στην ατμόσφαιρα. Μπορείτε να δείτε μετεωροειδή περίπου στο μέγεθος μιας μπάλας του γκολφ όταν ανάβουν ως μετεωρίτες ή πεφταστέρια σε μια σκοτεινή, καθαρή νύχτα.
Ενώ τα πολύ μικρά μετεωροειδή είναι κοινά, τα μεγαλύτερα μετεωροειδή – αυτά που είναι μεγαλύτερα από το πλυντήριο πιάτων – δεν είναι.
Τα μετεωροειδή είναι δύσκολο για εμάς τους ερευνητές της αεροδιαστημικής και της γεωφυσικής να μελετήσουμε, επειδή συνήθως δεν μπορούμε να προβλέψουμε πότε και πού θα χτυπήσουν την ατμόσφαιρα. Ωστόσο, σε πολύ σπάνιες περιπτώσεις μπορούμε να μελετήσουμε τεχνητά αντικείμενα που εισέρχονται στην ατμόσφαιρα με παρόμοιο τρόπο με τα μετεωροειδή.
Αυτά τα αντικείμενα προέρχονται από διαστημικές αποστολές που στοχεύουν στη μεταφορά φυσικών εξωγήινων δειγμάτων από το διάστημα στη Γη. Λόγω αυτής της ομοιότητας με τα μετεωροειδή καθώς εισέρχονται στην ατμόσφαιρα, αυτές οι κάψουλες επιστροφής δειγμάτων (SRCs) αναφέρονται συχνά ως «τεχνητοί μετεωρίτες».
Περισσότεροι από 80 ερευνητές από περισσότερα από δώδεκα ιδρύματα συνεργάστηκαν πρόσφατα για να μελετήσουν έναν τέτοιο «τεχνητό μετεωρίτη» – την κάψουλα επιστροφής δειγμάτων OSIRIS-REx της NASA – καθώς εισήλθε ξανά στην ατμόσφαιρα της Γης.
Αυτά τα ιδρύματα περιελάμβαναν Sandia National Laboratories, Jet Propulsion Laboratory της NASA, Los Alamos National Laboratory, Defense Threat Reduction Agency, TDA Research Inc., University of Hawaii, Air Force Research Laboratory, Atomic Weapons Establishment Blacknest, Boise State University, Idaho National Laboratory, Johns Hopkins University, Kochi University of Technology, Nevada National Security Site, Southern Methodist University, University of Memphis και Oklahoma State University.
Αυτή η επιστροφή δείγματος παρείχε στις ομάδες μας μια μοναδική ευκαιρία να μετρήσουν τα ηχητικά κύματα και άλλα φαινόμενα που παράγουν τα αντικείμενα από το διάστημα καθώς περνούν στην ατμόσφαιρα της Γης.
Για να καταγράψουμε σήματα, εγκαταστήσαμε πολλά ευαίσθητα μικρόφωνα και άλλα όργανα σε βασικές τοποθεσίες κοντά στο ίχνος πτήσης του SRC.
Ενώ οι διαστημικές υπηρεσίες και οι ιδιωτικές εταιρείες στέλνουν συνεχώς αντικείμενα στο διάστημα, το OSIRIS-REx SRC είναι ένα από τα λίγα αντικείμενα που έχουν επιστρέψει στη Γη από το διαπλανητικό διάστημα από το τέλος των αποστολών Apollo. Μόνο αυτά τα αντικείμενα μπορούν να φτάσουν την ταχύτητα των φυσικών μετεωροειδών, καθιστώντας την επανείσοδό τους πολύτιμη για τη μελέτη των ιδιοτήτων των φυσικών αντικειμένων.
Δειγματοληψία αστεροειδή
Η NASA εκτόξευσε την αποστολή Origins, Spectral Interpretation, Resource Identification, Security, Regolith Explorer ή OSIRIS-REx στις 8 Σεπτεμβρίου 2016. Ταξίδεψε στον κοντινό στη Γη αστεροειδή Bennu και συνέλεξε δείγμα από την επιφάνειά του τον Οκτώβριο του 2020.
Το δείγμα επέστρεψε στη Γη σε μια κάψουλα επιστροφής δείγματος νωρίς το πρωί της 24ης Σεπτεμβρίου 2023. Το SRC εισήλθε ξανά στην ατμόσφαιρα της Γης πάνω από τον Ειρηνικό με ταχύτητα πάνω από 27.000 mph (43.500 km/h) και προσγειώθηκε στη Γιούτα λίγα λεπτά αργότερα.
Τα SRC παράγουν ένα ωστικό κύμα καθώς βυθίζονται βαθιά στην ατμόσφαιρα, παρόμοια με την ηχητική έκρηξη που δημιουργείται όταν ένας υπερηχητικός πίδακας σπάει το φράγμα του ήχου. Το κρουστικό κύμα χάνει στη συνέχεια ισχύ μέχρι να παραμείνει μόνο ήχος χαμηλής συχνότητας, γνωστός ως υπέρηχος.
Ενώ οι άνθρωποι δεν μπορούν να ακούσουν υπέρηχους, ευαίσθητα επιστημονικά όργανα μπορούν να τον ανιχνεύσουν ακόμη και σε μεγάλες αποστάσεις. Μερικά από αυτά τα όργανα στέκονται στο έδαφος, ενώ άλλα αιωρούνται στον αέρα σε μπαλόνια.
Παρατήρηση του SRC
Οι επιστημονικές μας ομάδες χρησιμοποίησαν την επανείσοδο του SRC ως ευκαιρία να μάθουν περισσότερα για τους μετεωρίτες. Μία από τις ομάδες με επικεφαλής τον Siddharth Krishnamoorthy στο Εργαστήριο Jet Propulsion της NASA χρησιμοποίησε την επανεισαγωγή του SRC για να δοκιμάσει μπαλόνια ανίχνευσης υπέρηχων που θα μπορούσαν αργότερα να αναπτυχθούν στον πλανήτη Αφροδίτη.
Μια άλλη ομάδα, με επικεφαλής την Elizabeth Silber και τον Danny Bowman των Sandia National Labs, χρησιμοποίησε το SRC για να κατανοήσει καλύτερα πώς μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τον ήχο [gather information about meteoroids].
Ερευνητές από πολλά ιδρύματα σε όλη τη χώρα συμμετείχαν σε αυτές τις εκστρατείες παρατήρησης.
Οι ομάδες μας τοποθέτησαν στρατηγικά τα όργανα σε τοποθεσίες που εκτείνονται σε 300 μίλια (482 χλμ.) από το Eureka της Νεβάδα, έως κοντά στο σημείο προσγείωσης στη Γιούτα. Τα όργανα κυμαίνονταν από εξειδικευμένους αισθητήρες υψηλής τεχνολογίας έως smartphone στο έδαφος γύρω από τη διαδρομή πτήσης και τον χώρο προσγείωσης του SRC. Παρακολούθησαν τα ηχητικά κύματα χαμηλής συχνότητας από την επανείσοδο του SRC.
Εκτός από τους επίγειους αισθητήρες, οι ερευνητές μας προσάρτησαν όργανα σε μπαλόνια που αιωρούνταν σε διπλάσιο ύψος από τα εμπορικά αεροσκάφη κατά την επανείσοδο του SRC. Οι αισθητήρες που ήταν συνδεδεμένοι σε αυτά τα μπαλόνια κατέγραψαν τα ηχητικά κύματα που παράγονται από το κρουστικό κύμα του SRC. Αυτά τα ηχητικά κύματα περιείχαν πληροφορίες για το SRC, την κίνησή του και το περιβάλλον από το οποίο πέρασε.
Οι ομάδες μπαλονιών έπρεπε να χρονομετρήσουν τα μπαλόνια με ακρίβεια για να βεβαιωθούν ότι ήταν στη σωστή θέση όταν το SRC πέταξε. Μέλη ομάδας από το Εργαστήριο Jet Propulsion της NASA, το State University της Οκλαχόμα και τα Εθνικά Εργαστήρια Sandia εκτόξευσαν αρκετούς διαφορετικούς τύπους μπαλονιών πριν την αυγή από το Eureka της Νεβάδα.
Ερευνητές από το OSU, τη Sandia και το Πανεπιστήμιο της Χαβάης τοποθέτησαν επίσης αισθητήρες υπερήχων πιο κοντά στο σημείο προσγείωσης SRC, κατά μήκος των συνόρων Γιούτα-Νεβάδα και στο αεροδρόμιο Wendover. Παρόλο που το SRC είχε ήδη επιβραδύνει και το αεροδρόμιο Wendover βρισκόταν περίπου τρεις φορές πιο μακριά από τη διαδρομή πτήσης από την αποστολή Eureka, μπορέσαμε να ανιχνεύσουμε ένα καθαρό σήμα υπέρηχου και εδώ.
Οι ερευνητές σε αυτές τις ομάδες αναλύουν τώρα τα δεδομένα για να εντοπίσουν τα σημεία κατά μήκος της τροχιάς όπου τα όργανα κατέγραψαν τα σήματα επανεισόδου του SRC. Δεδομένου ότι η διαδρομή πτήσης του SRC είχε μήκος περίπου 482 km, οι ερευνητές πρέπει να ανακαλύψουν τα σημεία προέλευσης των σημάτων που ανιχνεύονται από τους διάφορους αισθητήρες.
Αυτή ήταν η πιο βαριά οργανωμένη υπερηχητική επανεισαγωγή στην ιστορία.
Αυτές οι μελέτες επιτρέπουν στις ομάδες μας να ανακαλύψουν τα μοτίβα με τα οποία τα ηχητικά κύματα χαμηλής συχνότητας διαδίδονταν στην ατμόσφαιρα και όπου το ωστικό κύμα έφτασε στην υψηλότερη έντασή του.
Ενώ οι ομάδες μας εξακολουθούν να αναλύουν τα δεδομένα, τα προκαταρκτικά αποτελέσματα δείχνουν ότι τα όργανά μας έχουν συλλάβει πολλά σήματα που θα βοηθήσουν τη μελλοντική έρευνα να χρησιμοποιήσει ηχητικά κύματα χαμηλής συχνότητας για τη μελέτη μετεωριτών.
Και καθώς οι ερευνητές αποκτούν εικόνα για τις περιπλοκές του τρόπου με τον οποίο τα ηχητικά κύματα χαμηλής συχνότητας διαδίδονται στην ατμόσφαιρα, μπορούν να χρησιμοποιήσουν τον υπέρηχο για να ανιχνεύσουν κινδύνους στη Γη, όπως ανεμοστρόβιλους και χιονοστιβάδες.
Αυτό το άρθρο προσαρμόστηκε από το The Conversation, έναν μη κερδοσκοπικό, ανεξάρτητο ειδησεογραφικό οργανισμό που σας φέρνει γεγονότα και αξιόπιστες αναλύσεις για να σας βοηθήσει να κατανοήσετε τον περίπλοκο κόσμο μας. Το έγραψε ο: Brian Elbing, Κρατικό Πανεπιστήμιο της Οκλαχόμα και Elizabeth A. Silver, Sandia National Laboratories
Διαβάστε περισσότερα:
Για αυτό το έργο, ο Brian Elbing έλαβε χρηματοδότηση από τη NASA για τις δραστηριότητες με μπαλόνια και το Ίδρυμα Gordon and Betty Moore υποστήριξε τις μετρήσεις του εδάφους.
Η Elizabeth A. Silber έλαβε οικονομική υποστήριξη από το DTRA για αυτό το έργο.