Na hun eerste explosie, ruimteraketten schieten weg van de aarde met gerommel in infrageluid, geluidsgolven die te laag zijn om te worden gehoord door menselijke oren die duizenden kilometers kunnen reizen.

Nieuw onderzoek gebruikte een systeem voor het monitoren van kernproeven om het infrageluid van 1 te volgen. 001 raketlanceringen. Het onderzoek identificeerde de kenmerkende geluiden van zeven verschillende soorten raketten, inclusief de Space Shuttles, Falcon 9 raketten, verschillende Sojoez-raketten, Ariane 5 van het Europees Ruimteagentschap, Russische protonen en verschillende soorten Chinese Long March-raketten.

In sommige gevallen, zoals de Space Shuttle en de Falcon 9, de onderzoekers konden ook de verschillende stadia van de reis van de raketten identificeren.

De nieuwe informatie kan nuttig zijn voor het vinden van problemen en het identificeren van de atmosferische terugkeer- of landingslocaties van rakettrappen, volgens de nieuwe studie gepubliceerd in Geofysische onderzoeksbrieven , AGU's tijdschrift voor high-impact, korte rapporten met onmiddellijke implicaties voor alle aard- en ruimtewetenschappen.

Infrageluid vertegenwoordigt akoestische geluidsgolven onder de algemene frequentiedrempel die mensen kunnen horen. Maar terwijl geluiden met een hogere frequentie luider zijn in de buurt van de bron van zaken als nucleaire explosies, laagfrequent infrageluid legt grotere afstanden af. Infrageluid wordt geproduceerd door natuurlijke gebeurtenissen en door technologische bronnen, en is gebruikt om afgelegen vulkaanuitbarstingen of het gezoem van de deining van de oceaan te detecteren.

Om te luisteren naar raketlanceringen, de auteurs maakten gebruik van een wereldwijd monitoringnetwerk. Nadat de Algemene Vergadering van de Verenigde Naties in 1996 het Alomvattend Kernstopverdrag had aangenomen, wetenschappers hebben het International Monitoring System (IMS) opgezet. Dit systeem wordt momenteel gekenmerkt door een reeks van 53 gecertificeerde en operationele infrageluidstations over de hele wereld. Microbarometers op de IMS-stations kunnen het infrageluid detecteren dat vrijkomt bij grote nucleaire explosies.

Deze stations verzamelen ook de infrasonische geluiden die vrijkomen bij andere grote explosies, zoals vulkaanuitbarstingen of lanceringen van ruimteraketten. De onderzoekers wilden zien of ze de lancering van ruimteraketten over de hele wereld konden detecteren en karakteriseren.

Ze onderzochten 7, 637 infrageluidsignaturen opgenomen op IMS-stations van 2009 tot medio 2020, een periode waarin 1 001 raketlanceringen. Het team onderzocht alleen raketlanceringen die plaatsvonden tot 5, 000 kilometer van een IMS-station, maar ontdekte dat de akoestische signalen van raketlanceringen soms tot 9 konden worden gedetecteerd. 000 kilometer verderop, volgens auteur Patrick Hupe, een onderzoeker aan het Duitse Federale Instituut voor Geowetenschappen en Natuurlijke Hulpbronnen.

De onderzoekers vonden infrasonische handtekeningen voor tot 73% van deze raketten, of 733. De overige 27% van de lanceringen konden ze niet detecteren omdat de raketten een kleinere stuwkracht hadden of omdat de atmosferische omstandigheden de voortplanting over lange afstanden niet bevorderden.

Voor degenen die ze wel ontdekten, ze konden het type raketten bepalen dat werd gelanceerd, alles van de Space Shuttles, waarvan de laatste gelanceerd in 2011, tot Russische Sojoez-raketten. In totaal, ze onderzochten de handtekeningen van zeven rakettypes om een ​​verband af te leiden tussen de gemeten amplitude en de raketstuwkracht:Space Shuttles; Valk 9s; verschillende Sojoez-raketten; Ariane 5 van het Europees Ruimteagentschap; Russische protonen; Chinese lange maart 2Cs, 2D's, 3Als, 4B's, en 4C's; en Long March 3Bs.

Spaceshuttle versus Falcon 9

De onderzoekers hebben ook twee verschillende soorten raketten onder de loep genomen:de Space Shuttle en de Falcon 9.

Ze ontdekten dat ze de infrasone signalen van verschillende vluchtstadia voor deze raketten konden identificeren. Voor het eerst, een Space Shuttle gelanceerd vanaf Kennedy Space Center in november 2009, het team detecteerde het infrageluid dat werd gecreëerd door het naar beneden spatten van de brandstofversterkers voordat ze het akoestische signaal van de initiële raketlancering detecteerden omdat ze dichter bij het infrageluidstation vielen dan de lanceerplaats. Met andere woorden, de raket was sneller dan het geluid.

"De raket was sneller dan het infrageluid dat zich door de atmosfeer voortplantte, ' zei Hupe.

Ze onderzochten ook de lancering en afdaling van SpaceX's Falcon 9-raket, die een gedeeltelijk herbruikbare raket heeft die de atmosfeer opnieuw is binnengekomen en in januari 2020 met succes op een droneschip in de oceaan is geland. Het team van Hupe kon zowel het opstijgen van de raket als de landing van de eerste booster detecteren.

"Door de gegevens te verwerken en ook verschillende kwaliteitscriteria toe te passen op de infrasonische handtekeningen, konden we verschillende rakettrappen scheiden, ' zei Hupe.

"De mogelijkheid om verschillende soorten raketten te detecteren kan nuttig zijn, " zei Adrian Peter, een professor in computertechniek en wetenschappen aan het Florida Institute of Technology die niet betrokken was bij Hupe's werk, maar die de infrasonische handtekeningen van raketten eerder heeft bestudeerd.

Hij zei dat de karakterisering van verschillende stadia van raketlanceringen nuttig kan zijn voor het bepalen van toekomstige problemen. Bijvoorbeeld, als een raket niet goed werd gelanceerd of explodeerde, onderzoekers kunnen misschien detecteren wat er mis is gegaan door de infrasonische handtekening te analyseren, vooral wanneer de informatie wordt gecorreleerd met sensormetingen van de raketten zelf.

Peter voegt eraan toe dat het geweldig is om te zien dat onderzoekers de informatie gebruiken die is verzameld door een monitoringnetwerk dat aanvankelijk alleen bedoeld was om te kijken naar nucleaire lanceringen en explosies.

"Nu gebruiken we het voor andere wetenschappelijke toepassingen, " hij zei, eraan toevoegend dat er waarschijnlijk nog meer toepassingen zijn voor dit soort gegevens.