Ученые идентифицируют характерные глубокие инфразвуковые грохоты космических запусков: сигнатуры космического челнока, ступени ракеты Falcon 9, слышимые международной системой мониторинга ядерных испытаний
Новое исследование использовало систему мониторинга ядерных испытаний для отслеживания инфразвука от 1001 запуска ракет. Исследование выявило характерные звуки семи различных типов ракет, включая космические шаттлы, ракеты Falcon 9, различные ракеты Союз, Ariane 5 Европейского космического агентства, российские протоны и несколько типов китайских ракет Long March.
В некоторых случаях, таких как космический шаттл и Falcon 9, исследователям также удавалось идентифицировать различные этапы полета ракет.
Согласно новому исследованию, опубликованному в Geophysical Research Letters, журнале AGU, посвященном сильным ударам, короткоформатные отчеты с немедленными последствиями для всех Науки о Земле и космосе.
Инфразвук представляет собой акустические звуковые волны ниже общего порога частоты, которую люди могут слышать. Но в то время как высокочастотные шумы громче вблизи источника таких вещей, как ядерные взрывы, низкочастотный инфразвук распространяется на большие расстояния.
Инфразвук создается как природными явлениями, так и технологическими источниками, и использовался для обнаружения отдаленных вулканических извержений или шума океанских волн.
Чтобы следить за запусками ракет, авторы подключились к глобальной сети мониторинга. После того, как Генеральная Ассамблея Организации Объединенных Наций приняла Договор о всеобъемлющем запрещении ядерных испытаний в 1996 году, ученые создали Международную систему мониторинга (МСМ).
Эта система в настоящее время включает в себя серию из 53 сертифицированных и действующих инфразвуковых станций по всему миру. Микробарометры на станциях МСМ могут обнаруживать инфразвук, испускаемый крупными ядерными взрывами.
Эти станции также собирают инфразвуковые звуки, издаваемые другими крупными взрывами, такими как извержения вулканов или запуски космических ракет. Исследователи хотели узнать, смогут ли они обнаружить и охарактеризовать запуск космических ракет по всему миру.
Они изучили 7637 инфразвуковых сигнатур, записанных на станциях МСМ с 2009 по середину 2020 года, за этот период был произведен запуск 1001 ракеты. Команда исследовала только запуски ракет, которые произошли на расстоянии до 5000 километров от станции IMS, но обнаружила, что акустические сигналы от запусков ракет иногда могут быть обнаружены на расстоянии до 9000 километров, по словам автора Патрика Хупе, исследователя из Федерального института геонаук Германии. и природные ресурсы.
Исследователи обнаружили инфразвуковые сигнатуры до 73% этих ракет, или 733. Остальные 27% запусков они не смогли обнаружить, потому что ракеты имели меньшую тягу или атмосферные условия не способствовали распространению на большие расстояния.
Для тех, которые они действительно обнаружили, они могли определить тип запущенных ракет, от космических челноков, последний из которых был запущен в 2011 году, до российских ракет «Союз». В общей сложности они исследовали сигнатуры семи типов ракет, чтобы установить связь между измеренной амплитудой и ракетной тягой: космические шаттлы; Falcon 9s; различные ракеты «Союз»; Ariane 5 Европейского космического агентства; Русские протоны; Китайский длинный марш 2C, 2D, 3As, 4B и 4C; и Long March 3Bs.
Спейс шаттл против сокола 9
Исследователи также внимательно изучили два разных типа ракет – Space Shuttle и Falcon 9.
Они обнаружили, что могут идентифицировать инфразвуковые сигналы различных стадий полета этих ракет. Во-первых, космический челнок, запущенный из Космического центра Кеннеди в ноябре 2009 года, команда обнаружила инфразвук, создаваемый приводом топливных ускорителей, прежде чем они обнаружили акустический сигнал первого запуска ракеты, потому что они упали ближе к инфразвуковой станции. чем стартовая площадка. Другими словами, ракета была быстрее звука.
«Ракета была быстрее инфразвука, распространяющегося в атмосфере», – сказал Хупе.
Они также исследовали запуск и спуск ракеты SpaceX Falcon 9, которая имеет частично многоразовую ракету, которая повторно вошла в атмосферу и успешно приземлилась на дрон-корабль в океане в январе 2020 года. Команда Хупе смогла зафиксировать как взлет ракеты, так и приземление первого ускорителя.
«Обрабатывая данные, а также применяя различные критерии качества к инфразвуковым сигнатурам, мы смогли разделить разные ступени ракеты», – сказал Хупе.
«Способность обнаруживать различные типы ракет может быть полезной», – сказал Адриан Питер, профессор компьютерной инженерии и наук в Технологическом институте Флориды, который не участвовал в работе Хьюпа, но ранее изучал инфразвуковые сигнатуры ракет.
Он сказал, что характеристика различных этапов запусков ракет может быть полезна для определения будущих проблем. Например, если ракета не запустилась должным образом или взорвалась, исследователи могли бы обнаружить, что пошло не так, анализируя инфразвуковую сигнатуру, особенно когда информация коррелирует с показаниями датчиков самих ракет.
Питер добавляет, что приятно видеть, как исследователи используют информацию, собранную сетью мониторинга, которая изначально была предназначена только для наблюдения за ядерными запусками и взрывами.
«Теперь мы используем его для других научных приложений», – сказал он, добавив, что есть вероятность дальнейшего использования этого типа данных.
