Европейцы научились отличать типы российских ракет по инфразвуку
Как зафиксировать ракетный пуск, находясь за тысячи километров от него, при этом отличить тип космической ракеты, придумали западные ученые. На помощь им пришли датчики слежения за атмосферными ядерными взрывами.
Всемирная система инфразвуковых датчиков, выстроенная для контроля за ядерными испытаниями, оказалась способна следить за космическими запусками в разных странах и даже отличать типы запускаемых ракет. К такому выводу пришли западные ученые, опубликовавшие результаты своего исследования в журнале Geophysical Research Letters.
При старте космической ракеты работа двигателей производит сильный шум, который обычно слышится в районе космодрома. Однако куда дальше распространяется не слышимый человеческим ухом инфразвук - колебания, производимые на низких частотах в единицы Герц, которые могут фиксироваться на расстоянии в тысячи километров от места запуска.
Их и оказалась способна отмечать Международная система мониторинга (IMS), которая представляет собой глобальную сеть датчиков обнаружения и регистрации событий, свидетельствующих о возможном проведении ядерных взрывов. Она была введена в строй в рамках Договора о всеобъемлющем запрещении ядерных испытаний, принятого 50-й сессией Генеральной Ассамблеи ООН в 1996 году. В настоящее время сеть состоит из 53 сертифицированных станций по всему миру.
Инфразвуковые волны вызывают слабые изменения атмосферного давления, измеряемые с помощью микробарометра на станциях. Инфразвук способен преодолевать большие расстояния при малом рассеянии, и поэтому метод звукового мониторинга с успехом используется для детектирования и локализации атмосферных ядерных взрывов.
Однако чувствительности этих датчиков хватает не только для фиксации атмосферных ядерных взрывов, но и для приема инфразвуковых сигналов от природных катаклизмов, таких, как извержения вулканов, или от техногенных - например, от стартов космических ракет. Поняв это, ученые захотели выяснить, можно ли по инфразвуковому следу отличать типы запускаемых ракет.
Оказалось - можно делать не только это, но и определять различные этапы выведения ракеты, от старта до падения отработанных ступеней. Используя данные IMS за несколько лет, с 2009 по 2020 год, ученые смогли исследовать особенности 1001 ракетного пуска.
Для некоторых запусков, например шаттлов и ракет Илона Маска Falcon 9, ученые оказались способны отслеживать по инфразвуку отдельные стадии полета. В будущем эта информация поможет при определении возникающих во время старта проблем и отслеживании мест падения отработанных ступеней.
Всего в ходе исследования было изучено 7637 «особенностей» инфразвуковых следов космических пусков. Исследовались лишь старты, находившиеся в пределах 5 тыс. километров от ближайшей станции.
Кроме того, оказалось, что большая часть особенностей (60%) может быть зафиксирована при ночных запусках, поскольку днем этому мешает турбулентность атмосферы и техногенные шумы.
Характерные особенности звука удалось выявить в 73% запусков. Остальные 27% пусков детектировать не удалось из-за небольшой мощности ракет или атмосферных условий, затруднявших распространение инфразвука на большие расстояния.
Особое внимание ученые уделили различию в звуке при запуске двух типов космических аппаратов - американских Space Shuttle, которые прекратили летать в 2011 году, и Falcon 9. Оказалось, что для обоих типов аппаратов возможно определять отдельные фазы полеты.
Так, при запуске шаттла с мыса Канаверал в ноябре 2009 года ученые услышали шум от падения твердотопливных ускорителей, а уже потом - шум непосредственно от старта. Дело в том, что падение ускорителей произошло ближе к станции слежения, чем место, с которого осуществлялся запуск. Иначе говоря, ракета летела быстрее скорости звука.
В случае со стартом ракеты Falcon 9 в январе 2020 года ученые успешно отследили как взлет ракеты, так и посадку ее первой ступени на специальную баржу в океане.
«Обрабатывая данные и применяя различные критерии качества к инфразвуковым особенностям мы смогли отделить работу отдельных ступеней», - пояснил Хьюп. «Возможность различать разные типы ракет может оказаться полезной, - считает Адриан Питер из Технологического института Флориды. По его словам, в будущем это поможет при расследовании отказов во время запусков. Так, если при старте ракета не вышла, а взорвалась на промежуточном этапе, сопоставление данных со станции слежения с данными объективного контроля поможет выявлению причин отказа.
Павел Котляр
