Forskere identificerer karakteristiske dybe infralydsbuller fra rumopsendelser

Efter deres første eksplosion, rumraketter skyder væk fra Jorden med rumlen i infralyd, lydbølger for lave til at blive hørt af menneskelige ører, der kan rejse tusindvis af kilometer.

Ny forskning brugte et system til overvågning af atomprøvesprængninger til at spore infralyden fra 1. 001 raketopsendelser. Forskningen identificerede de karakteristiske lyde fra syv forskellige typer raketter, inklusive rumfærgerne, Falcon 9 raketter, forskellige Soyuz raketter, Den Europæiske Rumorganisations Ariane 5, Russiske protoner og flere typer kinesiske Long March-raketter.

I nogle tilfælde, som rumfærgen og Falcon 9, forskerne var også i stand til at identificere de forskellige stadier af raketternes rejse.

De nye oplysninger kan være nyttige til at finde problemer og identificere de atmosfæriske genindtræden eller nedsænkningssteder for rakettrin, ifølge den nye undersøgelse offentliggjort i Geofysiske forskningsbreve , AGU's journal for high-impact, rapporter i kort format med umiddelbare implikationer, der spænder over alle jord- og rumvidenskaber.

Infralyd repræsenterer akustiske lydbølger under den generelle tærskel for frekvens, som mennesker kan høre. Men mens højere frekvensstøj er højere tæt på kilden til ting som nukleare eksplosioner, lavfrekvent infralyd rejser længere afstande. Infralyd er produceret af naturlige begivenheder såvel som teknologiske kilder, og er blevet brugt til at opdage fjerntliggende vulkanudbrud eller brummen fra havets svulme.

For at lytte til raketopsendelser, forfatterne benyttede sig af et globalt overvågningsnetværk. Efter at De Forenede Nationers Generalforsamling i 1996 vedtog den omfattende traktat om forbud mod atomprøvesprængninger, videnskabsmænd oprettede det internationale overvågningssystem (IMS). Dette system er i øjeblikket kendetegnet ved en serie af 53 certificerede og operationelle infralydstationer rundt om i verden. Mikrobarometre på IMS-stationerne kan registrere den infralyd, der udløses af store atomeksplosioner.

Disse stationer samler også de infrasoniske lyde udgivet af andre store eksplosioner såsom vulkanudbrud eller rumraketopsendelser. Forskerne ville se, om de kunne opdage og karakterisere opsendelsen af ​​rumraketter rundt om i verden.

De undersøgte 7, 637 infralydsignaturer optaget på IMS-stationer fra 2009 til midten af ​​2020, en periode, der omfattede 1, 001 raketopsendelser. Holdet undersøgte kun raketopsendelser, der fandt sted op til 5, 000 kilometer fra en IMS-station, men fandt ud af, at de akustiske signaler fra raketopsendelser nogle gange kunne detekteres op til 9, 000 kilometer væk, ifølge forfatter Patrick Hupe, en forsker ved det tyske forbundsinstitut for geovidenskab og naturressourcer.

Forskerne fandt infrasoniske signaturer for op til 73% af disse raketter, eller 733. De øvrige 27 % af opsendelserne kunne de ikke registrere, fordi raketterne havde mindre fremstød, eller de atmosfæriske forhold ikke favoriserede udbredelsen over lange afstande.

For dem de opdagede, de kunne bestemme typen af ​​raketter, der blev affyret, alt fra rumfærgerne, hvoraf den sidste blev lanceret i 2011, til russiske Soyuz-raketter. I alt, de undersøgte signaturerne for syv rakettyper for at udlede en sammenhæng mellem den målte amplitude og rakettryk:Rumfærger; Falcon 9s; en række Soyuz raketter; den europæiske rumfartsorganisations Ariane 5; russiske protoner; Chinese Long March 2Cs, 2Ds, 3Som, 4Bs, og 4Cs; og lang marts 3Bs.

Rumfærgen vs Falcon 9

Forskerne kiggede også nærmere på to forskellige rakettyper - rumfærgen og Falcon 9.

De fandt ud af, at de kunne identificere de infrasoniske signaler fra forskellige stadier af flyvningen for disse raketter. For det første, en rumfærge opsendt fra Kennedy Space Center i november 2009, holdet opdagede den infralyd, der blev skabt af nedsprøjtningen af ​​brændstofforstærkerne, før de opdagede det akustiske signal fra den første raketopsendelse, fordi de faldt tættere på infralydstationen end affyringsstedet. Med andre ord, raketten var hurtigere end lyden.

"Raketten var hurtigere end infralyden forplantede sig gennem atmosfæren, " sagde Hupe.

De undersøgte også opsendelsen og nedstigningen af ​​SpaceX's Falcon 9-raket, som har en delvist genbrugelig raket, der kom ind i atmosfæren igen og landede med succes på et droneskib i havet i januar 2020. Hupes team kunne registrere både rakettens start og landingen af ​​den første booster.

"Ved at behandle dataene og også anvende forskellige kvalitetskriterier på de infrasoniske signaturer var vi i stand til at adskille forskellige raketstadier, " sagde Hupe.

"Evnen til at opdage forskellige typer raketter kunne være nyttig, sagde Adrian Peter, en professor i computerteknik og videnskab ved Florida Institute of Technology, der ikke var involveret i Hupes arbejde, men som har studeret raketters infrasoniske signaturer før.

Han sagde, at karakteriseringen af ​​forskellige stadier af raketopsendelser kunne være nyttig til at bestemme fremtidige problemer. For eksempel, hvis en raket ikke startede korrekt eller eksploderede, forskere kan muligvis opdage, hvad der gik galt ved at analysere den infrasoniske signatur, især når informationen er korreleret med sensoraflæsninger fra selve raketterne.

Peter tilføjer, at det er fantastisk at se forskere udnytte informationen indsamlet af et overvågningsnetværk, der oprindeligt kun var beregnet til at holde øje med nukleare opsendelser og eksplosioner.

"Nu udnytter vi det til andre videnskabelige anvendelser, " han sagde, tilføjer, at der sandsynligvis er yderligere anvendelser for denne type data.