В новом исследовании использовалась система мониторинга ядерных испытаний для отслеживания инфразвука от 1001 запуска ракет. Исследование выявило отличительные звуки от семи различных типов ракет, включая космические челноки, 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 челнок и Falcon 9, исследователи также смогли определить различные этапы полета ракет.

Согласно новому исследованию, опубликованному в Письма о геофизических исследованиях, журнал AGU для высокоэффективных отчетов короткого формата с непосредственными последствиями, охватывающими все науки о Земле и космосе.

Инфразвук представляет собой акустические звуковые волны ниже общего порога частоты, который может слышать человек. Но в то время как высокочастотные шумы громче вблизи источника таких явлений, как ядерные взрывы, низкочастотный инфразвук распространяется на большие расстояния. Инфразвук создается природными явлениями, а также технологическими источниками, и использовался для обнаружения отдаленных извержений вулканов или гула океанской зыби.

Чтобы прослушивать запуски 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 (IMS). В настоящее время эта система характеризуется серией из 53 сертифицированных и действующих инфразвуковых станций по всему миру. Микро-барометры на станциях IMS 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 посмотреть, смогут ли они обнаружить и охарактеризовать запуск космических ракет по всему миру.

Они изучили 7 637 инфразвуковых сигнатур, зарегистрированных на станциях IMS с 2009 по середину 2020 года, период, который включал 1 001 запуск 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 Немецкого федерального института наук о земле и природных ресурсов.

Исследователи обнаружили инфразвуковые сигнатуры до 73% этих ракет, или 733. Остальные 27% запусков они не смогли засечь, потому что ракеты имели меньшую тягу или атмосферные условия не благоприятствовали распространению на большие расстояния.

Для тех, кого они действительно обнаружили, они могли определить тип запущенных ракет, начиная от космических шаттлов, последний из которых был запущен в 2011 году, и заканчивая российскими ракетами "Союз". В общей сложности они изучили сигнатуры для семи типов ракет, чтобы определить связь между измеренной амплитудой и тягой ракеты: космические челноки; Falcon 9; различные ракеты "Союз"; Ariane 5 Европейского космического агентства; российские протоны; китайские Long March 2Cs, 2Ds, 3As, 4Bs и 4Cs; и Долгий марш 3Бс.

Космический челнок против Falcon 9

Исследователи также более внимательно рассмотрели два различных типа ракет - "Спейс Шаттл" и "Фалькон 9".

Они обнаружили, что могут идентифицировать инфразвуковые сигналы различных стадий полета этих ракет. Для первого космического челнока, запущенного из Космического центра Кеннеди в ноябре 2009 года, команда обнаружила инфразвук, создаваемый выбросом топливных ускорителей, прежде чем они обнаружили акустический сигнал первоначального запуска ракеты, потому что они упали ближе к инфразвуковой станции, чем к месту запуска. Другими словами, ракета была быстрее звука.

"Ракета летела быстрее, чем инфразвук распространялся через атмосферу", - сказал Хупе.

Они также рассмотрели запуск и спуск ракеты Falcon 9 компании SpaceX, которая имеет частично многоразовую ракету, которая вернулась в атмосферу и успешно приземлилась на беспилотный корабль в океане в январе 2020 года. Команда Хупе смогла засечь как взлет ракеты, так и посадку первого разгонного блока.

"Обработав данные, а также применив различные критерии качества к инфразвуковым сигнатурам, мы смогли разделить различные ступени ракеты", - сказал Хупе.

"Способность обнаруживать различные типы ракет могла бы быть полезной", - сказал Адриан Питер, профессор компьютерной инженерии и естественных наук в Технологическом институте Флориды, который не участвовал в работе Hupe, но который ранее изучал инфразвуковые сигнатуры ракет.

Он сказал, что характеристика различных стадий запусков ракет может быть полезна для определения будущих проблем. Например, если ракета не стартовала должным образом или взорвалась, исследователи могли бы определить, что пошло не так, проанализировав 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 предназначалась только для наблюдения за ядерными запусками и взрывами.

"Теперь мы используем его для других научных приложений", - сказал он, добавив, что, вероятно, есть и другие варианты использования этого типа данных.