当世界上最强大的火箭轰鸣时，它的声音有多大?
杨百翰大学(Brigham Young University)的一组研究人员在11月16日发现了这一点，当时美国宇航局(NASA)的太空发射系统(Space Launch System)火箭点火，将夜空变成了白天，并为无人驾驶的“猎户座”(Orion)太空舱提供动力，这标志着人类重返月球及其他地方的第一步。
杨百翰大学的研究团队由该校物理与天文学系的肯特·吉(Kent Gee)和格兰特·哈特(Grant Hart)教授带领，历经千辛万苦，在佛罗里达州卡纳维拉尔角的肯尼迪航天中心完成了对阿耳特米斯1号任务发射的多点高保真记录。
一笔小额赠款帮助启动了该项目，该项目历时约18个月的规划和准备。随后，美国宇航局在“阿耳特弥斯一号”发射任务中遇到了一系列问题，包括令人讨厌的燃料泄漏和席卷佛罗里达州中部的两场飓风。
杨百翰大学
为什么评估火箭发射噪声很重要
虽然完成录音的过程充满了陷阱，但研究人员说，这项工作将有助于了解如何管理美国和世界各地正在进行的越来越多的火箭发射所产生的大量声音排放的影响。
最近，美国鱼类和野生动物协会(U.S. Fish and Wildlife)在一份关于SpaceX计划在德克萨斯州博卡奇卡(Boca Chica)建造一个商业火箭发射场的报告中强调了频繁火箭发射所造成的影响。
据美国全国广播公司财经频道(CNBC) 5月的一篇报道，美国鱼类和野生动物管理局的分析认为，如果SpaceX公司继续推进这一提案，将会影响一些受《濒危物种法》保护的物种，以及数百英亩的重要栖息地，尽管这一活动不会完全消灭这些物种。
最令人担忧的是，该公司预计将对管道鸻、红结鹬、美洲虎和豹猫种群的交配、迁徙、健康和栖息地产生影响。据CNBC报道，从常规车辆交通到噪音、高温、爆炸和建筑、火箭试验和发射造成的栖息地碎片，一切都可能造成破坏和伤害。
乔治亚理工学院的研究人员在2018年的一篇论文中指出，“尽管过去几年火箭发射次数增加，其操作商业化，但很少有人发表关于火箭操作对社区噪音影响的研究。”作者建议在噪声建模研究方面的进一步工作将有助于更好地了解位于火箭发射设施附近的社区潜在的噪声暴露问题。
这里下水，那里下水
这并不是杨百杨大学的团队第一次进行发射录音，之前的野外活动曾从联合发射联盟的德尔塔IV重型火箭、SpaceX的猎鹰9号和猎鹰重型火箭以及萤火虫航空公司的阿尔法火箭上捕获过音频。
由于一篇关于SLS录音的早期研究论文目前正在考虑发表，Gee无法分享最新录音的所有数据。但他指出，SLS的发射是世界上最强大的火箭——产生了880万磅的最大推力，比阿波罗宇航员登月的土星5号火箭多15%——从体积的角度来看，这使该团队之前的工作相形见绌。
“很难描述这种体验，能量是如此巨大，”吉说。“我们的录音显示，在频率很低的时候，声音能量是最大的，它们低于我们的正常听力范围。所以，你听到发射的声音和感受到发射的感觉一样多。
但即使在几英里外，最大的声音水平也远远超过120分贝。这就像在航展上，一架军用飞机在头顶呼啸而过，但距离只有几百英尺。”
杨百翰大学的研究人员从肯尼迪航天中心39B发射台周围排列的14个录音站捕捉到了发射配乐，这些录音站被放置在距离发射场不同的距离。由于美国国家航空航天局对爆炸区的安全限制，大多数空间站必须设置好，然后在实际发射时无人驾驶。
Gee说，这是捕捉发射音频最伤神的方面之一，因为记录的性能无法被监控，成功或失败要在火箭离开地面很久之后才能知道。
大声的新定义
杨百翰大学的学生研究员塔加特·达兰特参与了许多其他的现场录音，他说，阿尔特弥斯号发射的亲身体验是独一无二的。
“我在10英里外，它真的震动了我，”杜兰特说。“它是如此明亮，感觉就像太阳刚刚升起。那低频的隆隆声和高音的噼啪声……它几乎是超凡脱俗的。看着这个摩天大楼大小的巨大火箭起飞，发出你听过的最响亮的声音之一……这让我大吃一惊。”
而且，达兰特指出，火箭发射的声能远远超出了体验。
他说:“发射声音太大了，可能会破坏发射台结构，甚至航天器的有效载荷。”“它们会对生活在基地内或附近的野生动物物种产生巨大影响。还有社区方面，越来越多的火箭发射增加了社区的曝光度。
“我们希望评估和改进火箭噪声模型。只要能更好地理解它，我们就能量化或减轻这些影响。”
我们要走了。这是@NASA_SLS火箭和@NASA_Orion首次一起飞行。#阿耳特弥斯1号开启了人类探月的新篇章。pic.twitter.com/vmC64Qgft9
- NASA (@NASA) 2022年11月16日
吉指出，自从大约50年前阿波罗计划结束以来，发射声学研究基本上被忽视了，但近年来，美国和世界各地火箭发射的数量和频率都在不断增加。
太空环保诺米要走了
在去年11月底发布的一份报告中，麦肯锡公司(McKinsey & Co.)评估了蓬勃发展的全球空间经济以及相关火箭发射量的增长速度，尤其是在过去几年。
麦肯锡的研究人员写道:“这些活动曾经主要是政府机构的领域，现在在私营部门也可以进行，因为最近在制造、推进和发射方面的技术进步，使进入太空和执行任务变得更加容易，成本也更低。”
成本降低为新的初创企业打开了大门，并鼓励老牌航空公司探索曾经看起来过于昂贵或困难的新机会。技术上的进步也引起了投资者的兴趣，导致过去五年的太空投资激增。”
如果你发射它，他们就会来
不断增长的火箭发射活动强调了杨百翰大学的探索在现实世界中所带来的好处，即建立更深入、更详细的对启动这些大型发动机的声影响的理解。但它也为像杜兰特和他的同事、杨百翰大学大四学生迈克尔·巴塞特(Michael Bassett)这样的学生提供了越来越多的就业机会。
Durrant正在申请研究生院，他认为他的研究经历是对他的简历的一个很好的补充，也是他的教育经验和为工作做好准备的宝贵组成部分。
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杜伦特说:“在研究团队工作绝对是一份很棒的简历，但更重要的是，我积累了一套没有这份工作我就无法掌握的技能。”“这是我想进入这个领域的原因之一。我们正在开启一个新的太空时代，在这个时代我们的机会比以往任何时候都要多。太空不仅仅是大政府的事。对普通人来说，它变得有趣且有利可图。”
巴塞特称与Gee以及他的其他老师和学生同事一起进行研究项目是“在课堂作业之外真正了解基础知识及其在现实世界中的应用的绝佳机会”。虽然他还在讨论完成应用物理学学位后的下一步，但他肯定认为继续研究是他未来的一部分。
巴塞特说:“我觉得自己真的很喜欢和吉博士一起工作，也很喜欢他让我做的这一方面的工作，即与这种声学录音相关的技术的研发。”“弄清楚如何克服这些项目中的障碍，如何优化设备以获得最佳结果，这可能是我可以进行进一步研究的地方。”
Gee同时也是杨百翰大学物理与天文系的系主任，他强调说火箭发射声学研究从一开始就是由学生领导的，在为新一代科学家建立信心和技能的同时，正在产生惊人的结果。
吉说:“对学生来说，这是一次极好的经历。”“他们为此进行了训练，做好了准备，完美地完成了录音。他们为这一刻做好了准备。”
