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科学家识别出火箭发射时神秘隆隆声:可传播数千公里,人耳无法听到

前瞻网    2021-06-15 16:35

 

科学家识别出火箭发射时神秘隆隆声:可传播数千公里,人耳无法听到

科学家们已经识别出不同火箭运载工具发出的独特的隆隆声,这些隆隆声太低,人耳无法听到。这种声波被称为次声波,可以传播数千英里,是让火箭离开地球大气层最初爆炸时产生的。

德国联邦地球科学与自然资源研究所(German Federal Institute for Geosciences and Natural Resources)的研究人员使用一种旨在监测核试验的系统,寻找能让他们仅从声音就识别运载火箭的独特特征。

他们追踪了1001次火箭发射的次声波数据,识别出了包括“猎鹰9号”和“联盟号”在内的七种火箭的独特声音。在某些情况下,比如航天飞机和猎鹰9号,研究人员还能够识别出火箭飞行的不同阶段。

该团队表示,新研究可能有助于发现问题,并确定火箭级重返大气层或溅落的位置。

次声是低于正常人类听力水平发出的声波,在核爆炸和火箭发射等噪声源附近,高频噪音更大,而低频次声传播得更远。

这种声音是由自然事件和技术来源产生的,并已被用于探测遥远的火山爆发或海洋膨胀的嗡嗡声。

为了监听火箭发射,研究人员接入了一个全球监控网络。

1996年联合国大会通过《全面禁止核试验条约》后,科学家们建立了国际监测系统(IMS)。

这个系统目前由全世界53个经过认证和正在运行的次声站组成。IMS站的微型气压计可以探测到大型核爆炸所释放的次声。

这些监测站还收集火山爆发或太空火箭发射等其他大型爆炸释放的次声波。

研究人员想看看他们是否能检测并描述世界各地的太空火箭发射和单独的运载工具。他们检查了从2009年到2020年中期在IMS站记录的7637次声信号,这期间包括1001次火箭发射。

领导这一研究的德国联邦地球科学和自然资源研究所研究员Patrick Hupe说,该团队只检查了距离IMS站3100英里(4989千米)的火箭发射,但发现火箭发射的声波信号有时可以在5600英里(9012千米)以外的地方探测到。

研究人员在这些火箭中发现了多达73%(733枚)的次声波信号。另外27%的发射他们无法探测到,因为火箭的推力较小,或者大气条件不利于传播。

对于那些确实探测到的火箭,研究人员可以从2011年发射的航天飞机到俄罗斯“联盟号”火箭来确定火箭的类型。

总的来说,他们检查了七种火箭类型的特征,以得出测量的振幅和火箭推力之间的关系。

它们是航天飞机、猎鹰9号、各种“联盟号”火箭、欧洲航天局的阿丽亚娜5号、俄罗斯的Protons、中国长征二号丙、长征二号丁、长征三号甲、长征四号乙、长征四号丙,以及长征三号乙。

研究人员还仔细观察了两种不同的火箭类型——航天飞机和猎鹰9号。他们发现可以识别这些火箭不同飞行阶段的次声信号。

首先,在2009年11月,从肯尼迪航天中心发射了一架航天飞机,在探测到最初火箭发射的声音信号之前,研究小组探测到了燃料助推器溅落时产生的次声,因为它们降落到离次声波站更近的地方而不是发射地点。

Hupe说,火箭的速度比次声波在大气层中传播的速度还要快。

他们还检查了SpaceX的猎鹰9号火箭的发射和降落。该火箭部分可重复使用,于2020年1月重返大气层,并成功降落在海洋中的一艘无人驾驶飞船上。

Hupe的团队可以探测到火箭的起飞和第一个助推器的着陆。“通过对数据进行处理,并对次声信号应用不同的质量标准,我们能够将火箭的不同阶段分开。”

佛罗里达理工学院的Adrian Peter说,探测不同类型火箭的能力可能会有所帮助。Peter此前研究过火箭的次声波特征,但没有参与这一研究。

他说,对火箭发射的不同阶段进行描述可能有助于确定未来的问题。例如,如果一枚火箭没有正常发射或爆炸,研究人员可以通过分析次声波信号来检测出出了什么问题。

前瞻经济学人APP资讯组

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