La Tierra es bombardeada constantemente por fragmentos de roca y hielo, también conocidos como meteoroides, procedentes del espacio exterior. La mayoría de los meteoroides son tan pequeños como granos de arena y pequeños guijarros, y se queman por completo en lo alto de la atmósfera. Puedes ver meteoroides más grandes que una pelota de golf cuando se iluminan como meteoritos o estrellas fugaces en una noche oscura y clara.
Si bien los meteoritos muy pequeños son comunes, los más grandes (más grandes que un lavavajillas) no lo son.
Los meteoroides son objetos difíciles de encontrar. aeroespacial y investigadores de geofísica Nos gusta que los estudiemos, porque normalmente no podemos predecir cuándo y dónde llegarán a la atmósfera. Pero en muy raras ocasiones podemos estudiar objetos artificiales que entran en la atmósfera de forma muy parecida a como lo haría un meteoroide.
Estos objetos provienen de misiones espaciales diseñadas para transportar muestras físicas extraterrestres desde el espacio exterior a la Tierra. Debido a esta similitud con la entrada de meteoritos, a menudo nos referimos a estas cápsulas de retorno de muestras, o SRC, como “meteoritos artificiales”.
Más de 80 investigadores de más de una docena de instituciones trabajaron juntos recientemente para estudiar un “meteorito artificial” de este tipo. Cápsula de retorno de muestras OSIRIS-REx de la NASA– cuando volvió a entrar en la atmósfera de la Tierra.
Estas instituciones incluyeron Laboratorios Nacionales Sandiala NASA Laboratorio de propulsión a chorro, Laboratorio Nacional de Los Álamosel Agencia de Reducción de Amenazas de Defensa, TDA Investigación Inc.el Universidad de Hawaiiel Laboratorio de investigación de la Fuerza Aéreael Establecimiento de armas atómicas Blacknest, Universidad Estatal de Boise, Laboratorio Nacional de Idaho, Universidad Johns Hopkins, Universidad Tecnológica de Kochi, Sitio de seguridad nacional de Nevada, Universidad Metodista del Surel Universidad de Menfis y Universidad Estatal de Oklahoma.
Este retorno de muestra brindó a nuestros equipos una oportunidad única de medir las ondas sonoras y otros fenómenos que producen los objetos espaciales a medida que atraviesan la atmósfera terrestre.
Para capturar señales, instalamos muchos micrófonos sensibles y otros instrumentos en ubicaciones clave cercanas a la trayectoria de vuelo del SRC.
Si bien las agencias espaciales y las empresas privadas lanzan objetos al espacio todo el tiempo, el OSIRIS-REx SRC es uno de los pocos objetos que ha regresado a la Tierra desde el espacio interplanetario desde el final de las misiones Apolo. Sólo estos objetos pueden alcanzar la velocidad de los meteoroides naturales, lo que hace su reingreso es valioso para estudiar las propiedades de los objetos naturales.
Muestreo de un asteroide
La NASA lanzó Origins, Spectral Interpretation, Resource Identification, Security, Regolith Explorer o OSIRIS-RExmisión el 8 de septiembre de 2016. Viajó a Bennu, un asteroide cercano a la Tierray recogió una muestra de su superficie en octubre de 2020.
La misión OSIRIS-REx recogió una muestra de Bennu, un asteroide rico en carbono.
La muestra regresó a la tierra en la madrugada del 24 de septiembre de 2023, en una cápsula de devolución de muestra. El SRC volvió a entrar en la atmósfera de la Tierra sobre el Océano Pacífico a una velocidad de más de 43.500 kph (27.000 mph) y aterrizó en Utah sólo unos minutos después.
La cápsula de devolución de muestras de Bennu. Keegan Barber/NASA vía AP
Los SRC producen una onda de choque mientras se sumergen profundamente en la atmósfera, similar al estallido sónico generado por un avión supersónico rompiendo la barrera del sonido. Luego, la onda de choque pierde fuerza hasta que lo único que queda es un sonido de baja frecuencia, llamado infrasonido.
Si bien los humanos no pueden oír los infrasonidos, los instrumentos científicos sensibles pueden detectarlos, incluso a grandes distancias. Algunos de estos instrumentos se encuentran en el suelo, mientras que otros están suspendidos en el aire desde globos.
Observando el SRC
Nuestros equipos de científicos aprovecharon la reentrada del SRC como una oportunidad para aprender más sobre los meteoros. Uno de los equipos, liderado por Siddharth Krishnamoorthy en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, utilizó la reentrada del SRC para probar globos detectores de infrasonidos que luego podrían usarse en el planeta venus.
Otro equipo, liderado por uno de nosotros… Elizabeth Silber– y Danny Bowman Sandia National Labs utilizó el SRC para comprender mejor cómo podemos usar el sonido para [gather information about meteoroids].
En estas campañas de observación participaron investigadores de muchas instituciones de todo el país.
Nuestros equipos colocaron instrumentos estratégicamente en ubicaciones a lo largo de una distancia de 482 km (300 millas) que se extiende desde Eureka, Nevada, hasta cerca del lugar de aterrizaje en Utah. Los instrumentos iban desde sensores personalizados de alta tecnología hasta teléfonos inteligentes en tierra alrededor de la trayectoria de vuelo y el lugar de aterrizaje del SRC. Monitorearon las ondas sonoras de baja frecuencia del reingreso del SRC.
Además de los sensores terrestres, nuestros investigadores conectaron instrumentos a globos que flotaban al doble de la altitud de los aviones comerciales durante el reingreso del SRC. Los sensores conectados a estos globos registraron las ondas sonoras producidas por la onda de choque del SRC. Estas ondas sonoras transportaban información sobre el SRC, su movimiento y el entorno por el que pasaba.
Uno de los lanzamientos de globos a primera hora de la mañana con sensores para detectar el sonido de baja frecuencia procedente de la reentrada de la cápsula OSIRIS-REx. Brian Elbing
Los equipos de globos tuvieron que cronometrar los globos cuidadosamente para asegurarse de que estuvieran en la posición correcta cuando pasara el SRC. Miembros del equipo de la NASA. Laboratorio de propulsión a chorro, Universidad Estatal de Oklahoma y Laboratorios Nacionales Sandia lanzó algunos tipos diferentes de globos antes del amanecer desde Eureka, Nevada.
Investigadores de OSU, Sandia y el Universidad de Hawaii También desplegó sensores de infrasonidos terrestres más cerca del lugar de aterrizaje del SRC, a lo largo de la frontera entre Utah y Nevada y en el aeropuerto de Wendover. Si bien el SRC ya estaba desacelerando y el aeropuerto de Wendover estaba aproximadamente tres veces más lejos de la trayectoria de vuelo que el despliegue de Eureka, también detectamos una señal de infrasonido clara en este sitio.
Los investigadores de estos equipos ahora están analizando los datos para identificar los puntos a lo largo de la trayectoria donde los instrumentos registraron las señales de reentrada del SRC. Debido a que la trayectoria de vuelo del SRC abarcó aproximadamente 300 millas (482 km), los investigadores necesitan determinar los puntos de origen de las señales a medida que los diferentes sensores las detectaban.
Este fue el más instrumentado. reentrada hipersónica en la historia.
Esta investigación ayudará a nuestros equipos a descubrir qué patrones se propagaron las ondas sonoras de baja frecuencia a través de la atmósfera y dónde la onda de choque alcanzó su máxima intensidad.
Miembros del equipo de la Universidad de Hawaii y la Universidad Estatal de Oklahoma durante el despliegue en el aeropuerto de Wendover. Brian Elbing
Si bien nuestros equipos aún están analizando los datos, los resultados preliminares muestran que nuestros instrumentos capturaron muchas señales que ayudarán a futuras investigaciones a utilizar ondas sonoras de baja frecuencia para estudiar los meteoros.
Y obtener información sobre las complejidades de cómo las ondas sonoras de baja frecuencia viajan a través de la atmósfera puede ayudar a los investigadores a utilizar el infrasonido para detectar peligros en la Tierra. como tornados y avalanchas.
Brian Elbing es profesor asociado de ingeniería mecánica y aeroespacial en la Universidad Estatal de Oklahoma. Elizabeth A. Silber es científico senior de investigación y desarrollo, física, en los Laboratorios Nacionales Sandia. Este artículo se republica desde La conversación debajo de Licencia Creative Commons. Leer el artículo original.