Après leur explosion initiale, les fusées spatiales s'éloignent de la Terre avec des grondements dans les infrasons, ondes sonores trop faibles pour être entendues par des oreilles humaines qui peuvent parcourir des milliers de kilomètres.

De nouvelles recherches ont utilisé un système de surveillance des essais nucléaires pour suivre les infrasons à partir de 1, 001 lancements de fusées. La recherche a identifié les sons distinctifs de sept types différents de fusées, y compris les navettes spatiales, fusées Falcon 9, diverses fusées Soyouz, l'Ariane 5 de l'Agence Spatiale Européenne, Protons russes et plusieurs types de fusées chinoises Longue Marche.

Dans certains cas, comme la navette spatiale et le Falcon 9, les chercheurs ont également pu identifier les différentes étapes du voyage des fusées.

Les nouvelles informations pourraient être utiles pour trouver des problèmes et identifier les emplacements de rentrée atmosphérique ou d'amerrissage des étages de fusée, selon la nouvelle étude publiée dans Lettres de recherche géophysique , Le journal d'AGU à fort impact, rapports de format court avec des implications immédiates couvrant toutes les sciences de la Terre et de l'espace.

Les infrasons représentent les ondes sonores acoustiques inférieures au seuil général de fréquence que les humains peuvent entendre. Mais alors que les bruits à haute fréquence sont plus forts près de la source de choses comme les explosions nucléaires, les infrasons à basse fréquence parcourent de plus longues distances. Les infrasons sont produits par des événements naturels ainsi que par des sources technologiques, et a été utilisé pour détecter des éruptions volcaniques à distance ou le bourdonnement de la houle océanique.

Pour écouter les lancements de fusées, les auteurs ont puisé dans un réseau de surveillance mondial. Après l'adoption par l'Assemblée générale des Nations Unies du Traité d'interdiction complète des essais nucléaires en 1996, les scientifiques ont mis en place le Système international de surveillance (IMS). Ce système se caractérise actuellement par une série de 53 stations infrasonores certifiées et opérationnelles à travers le monde. Les microbaromètres des stations IMS peuvent détecter les infrasons émis par les grandes explosions nucléaires.

Ces stations recueillent également les sons infrasoniques émis par d'autres grandes explosions telles que les éruptions volcaniques ou les lancements de fusées spatiales. Les chercheurs voulaient voir s'ils pouvaient détecter et caractériser le lancement de fusées spatiales à travers le monde.

Ils ont examiné 7, 637 signatures infrasonores enregistrées dans les stations IMS de 2009 à mi-2020, une période qui comprenait 1, 001 lancements de fusées. L'équipe n'a examiné que les lancements de fusées qui ont eu lieu jusqu'à 5, 000 kilomètres d'une station IMS, mais a découvert que les signaux acoustiques des lancements de fusées pouvaient parfois être détectés jusqu'à 9, à 000 kilomètres, selon l'auteur Patrick Hupe, chercheur à l'Institut fédéral allemand des géosciences et des ressources naturelles.

Les chercheurs ont trouvé des signatures infrasoniques pour jusqu'à 73% de ces fusées, ou 733. Les 27% restants des lancements n'ont pas pu être détectés parce que les fusées avaient des poussées plus petites ou que les conditions atmosphériques ne favorisaient pas la propagation sur de longues distances.

Pour ceux qu'ils ont détectés, ils pourraient déterminer le type de fusées lancées, tout depuis les navettes spatiales, dont le dernier a été lancé en 2011, aux fusées russes Soyouz. Au total, ils ont examiné les signatures de sept types de fusées pour déduire une relation entre l'amplitude mesurée et la poussée de la fusée :navettes spatiales; Falcon 9s; diverses fusées Soyouz; l'Ariane 5 de l'Agence spatiale européenne; protons russes; Longue marche chinoise 2Cs, 2D, 3As, 4Bs, et 4C; et Longue Marche 3Bs.

Navette spatiale contre Falcon 9

Les chercheurs ont également examiné de plus près deux types de fusées différents :la navette spatiale et le Falcon 9.

Ils ont découvert qu'ils pouvaient identifier les signaux infrasoniques des différentes étapes de vol de ces fusées. Pour le premier, une navette spatiale lancée depuis le Kennedy Space Center en novembre 2009, l'équipe a détecté les infrasons créés par l'éclaboussement des boosters de carburant avant de détecter le signal acoustique du lancement initial de la fusée, car ils sont tombés plus près de la station d'infrasons que du site de lancement. En d'autres termes, la fusée était plus rapide que le son.

"La fusée était plus rapide que les infrasons qui se sont propagés dans l'atmosphère, " a déclaré Hupe.

Ils ont également examiné le lancement et la descente de la fusée Falcon 9 de SpaceX, qui possède une fusée partiellement réutilisable qui est rentrée dans l'atmosphère et a atterri avec succès sur un drone dans l'océan en janvier 2020. L'équipe de Hupe a pu détecter à la fois le décollage de la fusée et l'atterrissage du premier booster.

"En traitant les données et en appliquant également différents critères de qualité aux signatures infrasoniques, nous avons pu séparer différents étages de fusée, " a déclaré Hupe.

"La capacité de détecter différents types de roquettes pourrait être utile, " a déclaré Adrian Peter, un professeur d'ingénierie informatique et de sciences au Florida Institute of Technology qui n'a pas été impliqué dans les travaux de Hupe mais qui a déjà étudié les signatures infrasoniques des fusées.

Il a déclaré que la caractérisation des différentes étapes des lancements de fusées pourrait être utile pour déterminer les problèmes futurs. Par exemple, si une fusée ne s'est pas lancée correctement ou a explosé, les chercheurs pourraient être en mesure de détecter ce qui n'allait pas en analysant la signature infrasonore, surtout lorsque les informations sont corrélées avec les lectures des capteurs des fusées elles-mêmes.

Peter ajoute qu'il est formidable de voir des chercheurs exploiter les informations recueillies par un réseau de surveillance qui n'était initialement destiné qu'à surveiller les lancements et les explosions nucléaires.

"Maintenant, nous l'utilisons pour d'autres applications scientifiques, " il a dit, ajoutant qu'il y a probablement d'autres utilisations pour ce type de données.