「速度マッハ25を正確に捉えた」地震センサーが捉えた”大気圏突入の瞬間”

科学者らが、地中の振動を感知する地震センサーを活用し、大気圏に落下する宇宙ゴミの軌道を追跡する手法を見いだした。

アメリカのジョンズ・ホプキンス大学のベンジャミン・フェルナンド博士率いる研究チームと、イギリスのインペリアル・カレッジ・ロンドンのコンスタンティノス・チャラランボス研究員による分析結果が、22日（現地時間）に国際学術誌「サイエンス」に掲載された。

本研究の鍵となるのは、超音速で落下する物体が大気圏に突入する際に発生する「ソニックブーム」である。宇宙から地球へ進入する物体は極超音速で移動しながら、円錐状の衝撃波である「マッハコーン」を形成する。この過程で強力な音響エネルギーが生じ、地表に微細な振動を残す。研究チームは、こうした微弱な地震波を捉えるよう設計された地震センサーを用いることで、物体の大気圏突入を検知できる点に着目した。

研究チームは、2024年4月に発生した中国の「神舟15号」軌道モジュールの再突入過程を分析した。当時、重さ約1.5トンのモジュールがカリフォルニア上空を通過し、大気圏に突入した。研究チームはカリフォルニア州とネバダ州の地震観測ネットワークのデータを解析し、地震センサーがモジュールの大気圏通過を捉えただけでなく、物体の詳細な物理的特性まで把握できることを確認した。

大気圏に突入したモジュールの速度はマッハ25から30と分析され、これは従来の軌道解析で算出されていた秒速7.8キロメートルと正確に一致したという。また、爆発音が降下後に複数の小さな音へと分かれるパターンも確認され、物体が空中で複数の破片に分裂する「破砕」の瞬間を正確に捉えていたことが分かった。

宇宙業界では、研究チームが示した地震音響学的解析手法が、従来のレーダーや光学観測よりも、落下する残骸の地域をより迅速かつ正確に特定できる手法であると評価している。近年、寿命を迎えた人工衛星が急増し、宇宙ゴミが地球に落下するリスクも高まっている。こうした状況の中で、今回の技術は有力な対策の一つになり得るとみられている。欧州宇宙機関（ESA）によると、現在、地球周回軌道には約120万個の宇宙ゴミが存在しているという。