Quão alto é o foguete mais poderoso do mundo?

Quão alto é o foguete mais poderoso do mundo quando ruge para a vida?

Um grupo de pesquisadores da Universidade Brigham Young descobriu em novembro. 16 quando o foguete do Sistema de Lançamento Espacial da NASA pegou fogo, transformando o céu noturno em dia e levando a cápsula não tripulada da tripulação Orion ao espaço em uma missão marcando o primeiro passo para colocar os humanos de volta na lua e além.

A equipe de pesquisa da BYU de alunos de graduação e pós-graduação, liderada pelos professores Kent Gee e Grant Hart, do Departamento de Física e Astronomia da escola, percorreu um longo caminho para concluir sua gravação multiponto de alta fidelidade do lançamento da missão Artemis I do Kennedy Space Center em Cabo Canaveral, Flórida.

Uma pequena doação ajudou a dar o pontapé inicial no projeto, que envolveu cerca de 18 meses de planejamento e preparação. Então, uma série de problemas afetou as tentativas da NASA de decolar a missão Artemis I, incluindo vazamentos de combustível incômodos e um par de furacões que atingiram o centro da Flórida.

Pesquisadores da BYU do Departamento de Física e Astronomia da escola posam para uma foto no Centro Espacial Kennedy com a pilha de cápsulas da tripulação do Sistema de Lançamento Espacial/Orion ao fundo. A equipe estava lá para capturar gravações de áudio do lançamento do foguete de Cabo Canaveral, Flórida, em 1º de novembro. 16. Da esquerda para a direita: Maggie Kuffskie, Makayle Kellison, Dr. Whitney Coyle, Dra. Kent Gee, Michael Bassett, Levi Moats, Dr. Grant Hart, Carson Cunningham e Taggart Durrant.

Por que avaliar o ruído de lançamento de foguetes é importante

Embora o caminho para concluir a gravação tenha sido cheio de armadilhas, é um trabalho que, segundo os pesquisadores, ajudará a informar como gerenciar os impactos das emissões massivas de som de um número crescente de lançamentos de foguetes ocorrendo agora nos EUA e em todo o mundo.

Um exemplo recente dos tipos de impactos criados por lançamentos frequentes de foguetes foi destacado em um relatório da US Fish and Wildlife sobre os planos da SpaceX de construir um local de lançamento de foguetes comerciais em Boca Chica, Texas.

A análise do Serviço de Pesca e Vida Selvagem determinou que, se a SpaceX seguir em frente com a proposta, isso afetaria algumas espécies protegidas pela Lei de Espécies Ameaçadas, bem como centenas de acres de seu habitat crítico, embora a atividade não acabe completamente com essas espécies, de acordo com a um relatório de maio da CNBC.

O que mais preocupa é o impacto previsto da empresa sobre o acasalamento, migração, saúde e habitat das populações de tarambola-viva, nó-vermelho, jaguarundi e jaguatirica. De acordo com a CNBC, interrupções e danos podem ser causados ​​por tudo, desde tráfego regular de veículos até barulho, calor, explosões e fragmentação de habitat causada por construção, teste de foguetes e lançamentos.

E, um artigo de 2018 dos pesquisadores do Instituto de Tecnologia da Geórgia observou que “apesar do aumento de lançamentos de foguetes nos últimos anos e da comercialização de suas operações, pouco trabalho foi publicado avaliando os impactos do ruído na comunidade das operações de foguetes”. Os autores sugerem que mais trabalhos em estudos de modelagem de ruído levariam a uma melhor compreensão dos possíveis problemas de exposição ao ruído para comunidades localizadas perto de instalações de lançamento de foguetes.

Aqui um lançamento, há um lançamento

Esta não é a primeira vez que a equipe da BYU realiza gravações de lançamento, com saídas de campo anteriores capturando áudio de foguetes, incluindo Delta IV Heavy da United Launch Alliance, Falcon 9 e Falcon Heavy da SpaceX e Alpha da Firefly Aerospace.

Com um trabalho de pesquisa inicial sobre as gravações de som SLS atualmente sendo considerado para publicação, Gee não foi capaz de compartilhar todos os dados sobre as gravações de som mais recentes. Mas ele observou que o lançamento do foguete mais poderoso do mundo – o SLS produzindo 8,8 milhões de libras de empuxo máximo, 15% a mais do que os foguetes Saturn V que levaram os astronautas da Apollo à lua – ofuscou o trabalho anterior da equipe, de um volume de perspectiva.

“É difícil descrever a experiência, a energia é tão grande”, disse Gee. Nossas gravações mostram que a energia do som é maior em frequências tão baixas que estão abaixo do nosso alcance normal de audição. Portanto, é provável que você sinta o lançamento tanto quanto o ouça.

Mas mesmo a alguns quilômetros de distância, o nível máximo de som era bem superior a 120 decibéis. É semelhante a estar em um show aéreo e ter um jato militar sobre suas cabeças… mas apenas algumas centenas de metros de distância.”

Os pesquisadores da BYU capturaram a trilha sonora de lançamento de 14 estações de gravação em uma matriz ao redor da plataforma de lançamento 39B do Centro Espacial Kennedy e a colocaram a várias distâncias do local. Devido às restrições de segurança da NASA na zona de explosão, a maioria das estações teve que ser montada e deixada sem tripulação para o lançamento real.

Gee disse que este é um dos aspectos mais estressantes da captura de áudio de lançamento porque o desempenho da gravação não pode ser monitorado e o sucesso, ou falha, não é conhecido até muito tempo depois que o foguete deixou o solo.

Uma nova definição de alto

O aluno pesquisador da BYU Taggart Durrant, que participou de várias outras gravações de campo, disse que a experiência pessoal do lançamento do Artemis foi única.

“Eu estava a 10 milhas de distância e isso literalmente me abalou”, disse Durrant. “Estava tão claro que parecia que o sol tinha acabado de nascer. Aquele estrondo de baixa frequência e estalos agudos… é quase de outro mundo. Assistir a esse enorme foguete do tamanho de um arranha-céu decolar e fazer um dos barulhos mais altos que você já ouviu… isso me surpreendeu.”

E, observou Durrant, a energia sonora dos lançamentos de foguetes vai muito além da experiência.

“A acústica do lançamento é tão alta que pode danificar a estrutura da plataforma de lançamento e até mesmo as cargas da espaçonave”, disse ele. “Eles podem ter grandes impactos sobre as espécies selvagens que vivem na base ou perto dela. E há o lado da comunidade, com cada vez mais lançamentos de foguetes aumentando a exposição da comunidade.

Esperamos avaliar e melhorar os modelos de ruído de foguetes. Tudo para entendê-lo melhor, para que possamos quantificar ou mitigar esses impactos.”

Gee observou que a pesquisa acústica de lançamentos tem sido amplamente ignorada desde o fim do programa Apollo há cerca de 50 anos, mas o crescente número e frequência de lançamentos de foguetes, nos Estados Unidos e em todo o mundo, tem aumentado nos últimos anos.

A economia do espaço está decolando

Em um relatório divulgado no final de novembro, a McKinsey & Co. avaliou uma economia espacial global crescente e volumes de lançamento de foguetes associados, que estão em um arco de crescimento acelerado e particularmente nos últimos anos.

“Essas atividades, outrora domínio de agências governamentais, agora são possíveis no setor privado porque os recentes avanços tecnológicos na fabricação, propulsão e lançamento tornaram muito mais fácil e barato se aventurar no espaço e realizar missões”, escreveram os pesquisadores da McKinsey. .

Custos mais baixos abriram as portas para novas empresas e encorajaram empresas aeroespaciais estabelecidas a explorar novas oportunidades que antes pareciam muito caras ou difíceis. As melhorias tecnológicas também intrigaram os investidores, resultando em uma onda de financiamento espacial nos últimos cinco anos.”

Se você lançá-lo, eles virão

O volume crescente da atividade de lançamento de foguetes ressalta os benefícios do mundo real da busca da BYU para construir uma compreensão mais profunda e detalhada dos impactos acústicos da ativação desses motores maciços. Mas também está oferecendo crescentes oportunidades de carreira para estudantes como Durrant e seu colega e colega sênior da BYU, Michael Bassett.

Durrant está em processo de inscrição em escolas de pós-graduação e considera sua experiência em pesquisa um grande acréscimo ao seu currículo, bem como uma parte inestimável de sua experiência educacional e preparação para o mundo do trabalho.

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Close de um dos microfones usados ​​por uma equipe de pesquisa da BYU para capturar gravações de áudio de alta fidelidade do dia 1 de novembro. 16 de lançamento da missão Artemis I do Centro Espacial Kennedy em Cabo Canaveral, Flórida.

“Estar na equipe de pesquisa é definitivamente um ótimo item de currículo, mas, mais do que isso, desenvolvi um conjunto de habilidades que não teria conseguido sem isso”, disse Durrant. Essa é uma das razões pelas quais eu queria entrar neste campo. Estamos começando uma nova era espacial onde há mais oportunidades do que nunca. O espaço não é apenas o que os grandes governos fazem. Tornou-se interessante e lucrativo para as pessoas comuns.”

Bassett disse que trabalhar em projetos de pesquisa com Gee e seus outros instrutores e colegas estudantes é uma “grande oportunidade de realmente entender seus fundamentos e aplicações no mundo real além do trabalho de classe”. E enquanto ele ainda está debatendo seus próximos passos após a conclusão do trabalho em um diploma de física aplicada, ele definitivamente vê a pesquisa contínua como parte de seu futuro.

“Eu sinto que realmente gostei de trabalhar com o Dr. Puxa, e o lado disso que ele me fez trabalhar, é a pesquisa e o desenvolvimento das tecnologias para acompanhar essa gravação acústica”, disse Bassett. “Descobrir como superar os obstáculos em projetos como esses, como otimizar equipamentos para obter os melhores resultados, pode ser onde eu poderia entrar em mais pesquisas.”

Gee, que também preside o Departamento de Física e Astronomia da BYU, destacou que a pesquisa acústica de lançamento de foguetes tem sido um esforço liderado por estudantes desde o início e está produzindo resultados surpreendentes enquanto cria confiança e habilidades para uma nova geração de cientistas.

“É uma experiência tremenda para os alunos”, disse Gee. “Eles treinaram para isso, se prepararam para isso e executaram as gravações com perfeição. Eles estavam prontos para o momento.”

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