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为什么有史以来最强大的火箭发出的音爆会让一些科学家担心 ...

2024-12-25 15:05| 发布者: admin| 查看: 97| 评论: 0

摘要: 一个20层楼高的太空探索技术公司超重型火箭助推器在10月发射几分钟后重新出现在南德克萨斯的天空,点燃发动机以减缓其向地球的落回。在一个空前的壮举助推器精确地在半空中着陆在发射塔的臂弯里,令观众惊叹不已。这 ...
 一个20层楼高的太空探索技术公司超重型火箭助推器在10月发射几分钟后重新出现在南德克萨斯的天空,点燃发动机以减缓其向地球的落回。在一个空前的壮举助推器精确地在半空中着陆在发射塔的臂弯里,令观众惊叹不已。

这一惊人的奇观是太空探索技术公司星际飞船试飞的一部分,这是有史以来最强大的火箭系统,许多观众通过直播和广播目睹了这一时刻。但是只有那些在发射现场附近的人才真正体验到了这次事件的巨大噪音。


当超重型助推器精确着陆时,震耳欲聋的音爆响起。

“这真的是我听过或经历过的最响的事情之一,”犹他州普罗沃杨百翰大学应用物理学本科生诺亚·普勒斯弗说,他是最近一项关于星舰发射噪音的研究的合著者。

据报道,这种声音在几英里外的一个受欢迎的旅游目的地都能探测到,就像近距离的一声枪响研究这篇文章发表在11月的《JASA快报》上。

每当太空探索技术公司将一个超重型助推器送回其位于得克萨斯州最南端墨西哥边境布朗斯维尔附近的星际基地发射场时,预计都会响起类似的音爆。到目前为止,该公司已经从该地区进行了六次全堆叠Starship火箭的测试飞行,但迄今为止,只有10月的飞行——飞行5——有一个超重型助推器返回着陆。


联邦监管机构已经批准了下一次测试飞行,第7次飞行,可以看到超重型助推器返回着陆。

作为星舰系统的下一级,助推器最初将星舰飞船(火箭的上一级)推向轨道,然后返回发射台。

与那次演习相关的音爆可能会引发新的环境担忧一个火箭开发项目深陷其中.

音爆相关问题可能包括潜在的听力损伤或导致墨西哥湾附近地区建筑物的轻微结构问题。


太空探索技术公司没有回应本文的置评请求,但首席执行官埃隆·马斯克淡化了最近关于音爆风险的报道。

“星际基地是一个经历比星际飞船发射严重得多的风暴和飓风的地区,”马斯克说张贴在X上,他在2022年购买的社交媒体平台,原名Twitter。他补充说,他认为关于这一现象的报告应该说,“星舰发射不会造成任何损害。”

但是,虽然在10月份超级重的第一次软着陆后没有公开报道财产破坏的情况,但研究人员表示,他们需要更多的数据来全面了解风险。

“我认为这必须仔细观察,”维克多·斯派洛博士说,他是宾夕法尼亚州立大学声学研究生项目的负责人,也没有参与这项研究。“有些人(对噪音)更敏感,对于那些敏感的人来说,这可能是他们的一个问题。”


如果太空探索技术公司实现了每年发射数十次(如果不是数百次的话)星舰飞行的计划,它会引发一个问题,即该公司发射场周围的当地社区可能会作何反应——以及巨型火箭是否会像其他引发音爆争议的高调运载工具一样引发同样的抵制。

助推器的吊杆
20世纪中期,随着超音速航空旅行的出现,音爆成为公众意识的一部分。

当物体的速度超过声速时,就会产生尖锐的噪音,声速会因气温等因素而变化,但通常约为每小时767英里(每小时1235公里)。

这种现象被广泛认为是美国衰落的主要原因之一协和式超音速喷射客机这是一架英法超音速客机,它将飞越大西洋的时间缩短了一半,但于2003年停止服务。

太空探索技术公司的火箭发射现在将音爆对话重新带到了前台。

太空探索技术公司是世界上唯一一家在发射后定期引导火箭精确着陆的公司,这一操作引发了惊人的音爆。该公司在其主力猎鹰9号火箭的十年飞行过程中掌握了这一技术。

首席研究作者Kent Gee在测量猎鹰9号在佛罗里达州和加利福尼亚州发射后的音爆时发现,那里的一些居民已经厌倦了这种刺耳的噪音。

“有些人喜欢它。有些人不喜欢它,”杨百翰大学物理和天文系主任吉说。“当初有人爱,现在不爱了。”

太空探索技术公司希望对其星舰系统做同样的事情——引导超重型助推器将星舰飞船发射到轨道上,返回陆地着陆。

而且因为超重型是猎鹰9号助推器的近两倍大小,所以它能发出的音爆要响得多。

杨百翰大学的研究人员估计,星际飞船发出的噪音相当于10次猎鹰9号发射的噪音。

他们的分析是根据研究小组在2004年收集的数据进行的10月13日试飞以及团队在猎鹰9号发射时进行的早期研究。

“你几乎感觉到的比听到的多,”Pulsipher说。“它几乎会把你推回去。”

音爆的发生是因为以超音速行进的物体压缩了其前方的空气,空气分子的快速压缩产生了冲击波,引发了气压的突然增加。人类将此体验为一种“过压事件”——可以听到,可以感觉到。

“它引发了汽车警报,”Pulsipher谈到太空探索技术公司的Flight 5星际飞船试飞期间,当超重型助推器降落在其发射台时发出的音爆。

从Pulsipher在飞行中的有利位置——从距离发射台约6英里(9.7公里)的伊莎贝尔港的小海滩社区观看——他经历的过压事件大约为每平方英尺9磅,这是一个压力单位,用于测量音爆产生的冲击波的强度。

南帕德里岛是一个受欢迎的旅游胜地,与太空探索技术公司的设施隔海相望。一台安装在该岛玛格丽塔维尔海滩度假村屋顶上的仪器测得每平方英尺11磅。

“所以你可以想象一个10磅重的哑铃,然后把它放在胸前——这就是我们所说的那种体验,”Pulsipher说。

潜在风险
吉说,研究人员和监管机构正在努力进一步评估这些音爆可能给周围地区带来的风险。

“任何时候你听到超过140分贝的尖锐声音,就有不可忽视的听力损失风险,”他说。

10月星际飞船发射的音爆在一些地区测量到高达146分贝。

“这就像在没有听力保护的情况下离枪声只有几英尺远,”吉说。

他补充说,Brigham Young研究人员记录的压力和噪音水平表明,音爆在一些地区达到了以前的研究表明能够打破窗户的水平,特别是旧的、损坏的或单层的窗户。

“声音大到能把你的房子撞倒吗?不…但你开始有结构性损坏的风险,”吉说。

总的来说,吉指出,虽然对人和财产的威胁可能很小,但音爆可能如何影响星舰发射场周围的南德克萨斯社区尚不清楚。

他说,迫切需要更多关于音爆的数据,以及天气模式如何影响音爆的影响。

“现在,我们基本上有一个数据点,”吉说,他指的是太空探索技术公司10月份的星际飞船试飞,这是迄今为止唯一一次成功尝试将超重型助推器带回地面着陆。

不过,Gee说他偶尔会犹豫是否要讨论这些问题,因为会遇到阻力。他说,该公司的粉丝指责他试图让太空探索技术公司慢下来,或者给《星舰》抹黑。

“那不是我的目标。我们的目标是提供数据(关于Starship的音爆),以便我们能够进行理性的对话。没有数据,你只是在猜测,”吉说。“任何事情都有一个权衡,我会第一个说这总是一个细致入微的讨论。”

博卡奇卡村
杨百翰大学的研究人员通过放置在距离发射场6至22英里(9.7至35.4公里)的仪器收集数据。

但是在一个被太空探索技术公司称为“星际基地”的地方,有更靠近星际飞船发射台的建筑。太空探索技术公司在7月份承认,“(音爆产生的)最强烈的影响将局限于”那里博客帖子.

母星地区主要由野生动物保护区和太空探索技术公司私人拥有的土地组成。还有一个社区,叫做博卡奇卡村,离发射台不到2英里(3.2公里)。几年前,太空探索技术公司买下了那个社区的大部分房子。

但根据公共记录,私人居民仍至少拥有一些房产。

“(美国)联邦航空局要求太空探索技术公司保持保险,以防音爆导致结构损坏的索赔,”根据美国联邦航空管理局在年出版的发射许可证更新十月在第一次超重型助推器着陆之前。"业主可以直接联系太空探索技术公司提交索赔和证据,以支持损坏索赔."

对野生动物的风险
最近的研究没有提到对野生动物的影响,但是过去的研究记录了音爆可能对宠物和野生动物造成的一系列影响。

它们包括惊吓和压力反应,例如一名脉冲发射器描述的10月份在太空探索技术公司发射场附近看到的情况。“狗在叫。我们看到一些鹿跑来跑去,有点受惊,”他说。“如果你不知道它正在发生,那真是令人吃惊。”

一项1972年的研究记录了暴露在音爆中的动物“偶尔的踩踏、移动、抬头、奔跑、跳跃和奔跑”。

“鸟类偶尔会跑、飞或群集。不同繁荣时期的反应各不相同,无法预测,”该研究报告称。

根据物种的不同,反应也可能大相径庭,目前尚不清楚音爆是否会对太空探索技术公司星舰发射场周围保护区的野生动物产生长期影响。

美国鱼类和野生动物管理局表示,他们在德克萨斯州的Starship发射场附近没有音爆监测设备,但该机构确实收集了从佛罗里达州和加利福尼亚州发射的猎鹰火箭发出的音爆数据。

在后一种情况下,与火箭发射相关的音爆和噪音是当地官员说他们移动以限制发射次数太空探索技术公司在加州演出。该公司对此的回应是诉讼声称参与此事的州委员会表现出“赤裸裸的政治歧视”。

缓解措施
在联邦航空局评估是否批准太空探索技术公司每年从得克萨斯州南部执行多达25次星际飞船飞行的请求时,音爆是一些人最关心的问题。(目前,该公司被允许最多发射五枚。)

太空探索技术公司首席运营官Gwynne Shotwell也表示,该公司的目标是在未来四年内进行多达400次星际飞船飞行。

在给CNN的一份声明中,联邦航空局表示,“(I)如果环境评估得出结论,声级将上升到显著水平”,这将促使该机构发布环境影响声明——这是一个漫长的监管过程,几乎肯定会减缓太空探索技术公司加快星际飞船发展的雄心勃勃的目标。

目前还不清楚马斯克在当选总统唐纳德·特朗普的过渡团队中的新角色可能会如何与美国联邦航空局接触。这位太空探索技术公司首席执行官呼吁美国联邦航空局领导层辞职,更广泛地说,他承诺在担任特朗普提议的政府效率部联合主席时,将大幅削减监管规定。(联邦航空局局长迈克尔·惠特克最近宣布他将于1月份辞职,这让特朗普有机会任命新的机构负责人。)

五公众意见会议联邦航空局的星际飞船环境评估草案定于一月。

联邦航空局并没有参与杨百翰对星际飞船发射噪音的研究。

然而,根据该机构给CNN的电子邮件声明,太空探索技术公司被指示“监测最多三次成功授权操作的音爆水平,其中包括超重型助推器着陆”,该公司被要求“在发射后15天内向联邦航空局提供监测数据,以便与其他发射后报告一起审查。”

不过,美国联邦航空局在一份声明中表示,该机构“没有对商业航天运营商的特定声级进行监管”。

但如果一份环境影响报告发现,“(来自星际飞船发射的)声级将上升到对财产构成风险的重要水平”,联邦航空局将确定缓解措施,申请人可以实施这些措施来避免、最小化或补偿损害。

然而,减轻超重型火箭助推器以超音速返回着陆时发出的噪音是很困难的。

新型超音速飞机正在研发中,其机身被设计用来抑制飞机发出的轰鸣声,希望能从失败的协和式飞机中吸取教训。

但是类似的设计变化对火箭来说可能是不可能的——因为运载工具的大小和结构已经为逃离地球引力的困难任务精心定制,宾夕法尼亚州立大学音爆研究员Sparrow指出。

“你可以把发射地点放在离可居住区域越来越远的地方,”斯派洛说。就缓解措施而言,仅此而已。

未来的到来
就其本身而言,太空探索技术公司试图争取公众对Starship的支持,强调该火箭的目标是有一天将第一个人送上火星。美国国家航空航天局还打算使用星际飞船在50年内首次将人类送回月球。

太空探索技术公司表示,它希望音爆将与公众意识中那些雄心勃勃的目标联系在一起。

“音爆宣告了为重复使用而建造的火箭和宇宙飞船的回归,”一篇博文从公司读。“有了Starship,他们将标志着快速可重复使用的未来太空飞行的到来,以前往地球轨道、月球、火星和更远的地方。”

斯派洛补充说——如果太空探索技术公司没有开发一种用于星际旅行的大型运载火箭——另一家公司会尝试这样做。

“我不认为这是太空探索技术公司的错,”他说。“如果他们没有开发这些技术,不知何故,有人最终会开发这项技术,他们将面临完全相同的问题。”


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