Агентство DARPA, занимающееся передовыми разработками для Министерства обороны США, обнаружило, что атмосфера Земли может работать как гигантский датчик, помогая замечать скрытые события — от подземных взрывов до возвращения космических аппаратов. Программа «Атмосфера как сенсор» (AtmoSense), начатая в 2020 году, изучает, как энергия от различных явлений распространяется через воздух, и превращает эти данные в полезную информацию. Руководитель проекта Майкл «Орбита» Наяк объясняет, что их цель — отслеживать мельчайшие возмущения, возникающие на Земле, и видеть, как они доходят до верхних слоев атмосферы, а в будущем — и по всему миру. Уже в апреле 2025 года DARPA поделится результатами на семинаре в Дейтона-Бич, штат Флорида, где ученые и военные узнают о главных достижениях программы.

Сначала в рамках проекта AtmoSense хотели понять, как энергия от событий на поверхности ( например, взрывов или землетрясений), доходит до ионосферы — верхнего слоя атмосферы. Ученые задавались вопросом: можно ли использовать эти волны как инструмент для анализа происходящего? За несколько лет они создали модели, которые с высокой точностью показывают движение акустических и электромагнитных волн через воздух. Наяк отмечает: раньше такие расчеты считались невозможными, но теперь исследователи могут видеть, как энергия от метра на земле разносится на тысячи километров. Это открывает новые возможности — от науки до вопросов безопасности.

Одна из задач программы — находить тайные взрывы, например, при испытаниях оружия. Для этого команда провела испытания в Нью-Мексико: в прошлом году там взорвали шесть зарядов — четыре по одной тонне и два по десять тонн. Датчики на земле и в воздухе подтвердили, что модели AtmoSense точно предсказывают, как волны от взрывов проходят через атмосферу. Это может помочь выявлять секретные действия на большом расстоянии, полагаясь только на сигналы из воздуха.

Но программа пошла дальше. Ученые случайно заметили, что атмосфера реагирует не только на взрывы, но и на космические объекты. Во время одного из тестов в Нью-Мексико они зафиксировали снижение числа электронов в ионосфере. Оказалось, это совпало с возвращением ракеты SpaceX Falcon 9 в атмосферу. Дальше они проверили другие запуски и увидели ту же картину: каждый раз, когда ракета входила в атмосферу, электроны «исчезали». Так появился новый способ обнаруживать космические аппараты, возвращающиеся на Землю.

AtmoSense также помогает в других областях. Точные модели волн пригодятся для изучения гиперзвуковых полетов, движения жидкостей и сложных систем, где нужны мощные вычисления. Наяк говорит, что ионосфера перестала быть «загадкой» благодаря их работе. Программа создала бесплатные инструменты, которые любой ученый может использовать для 3D-моделирования атмосферных волн. Это не только научный прорыв, но и шаг к технологиям, важным для безопасности страны — от слежения за взрывами до анализа космоса.

В будущем DARPA хочет расширить возможности AtmoSense, чтобы следить за событиями по всему миру. Пока программа показывает, как атмосфера может стать универсальным «глазом», помогая науке и обороне.