Os lançamentos de foguetes são barulhentos, e os foguetes grandes são ainda mais barulhentos. Os lançamentos costumavam ser espetáculos ocasionais, e poucas pessoas se importavam com o barulho.
Mas o ritmo se acelerou. A SpaceX, a empresa de foguetes fundada por Elon Musk, agora envia um foguete Falcon 9 para o espaço uma vez a cada poucos dias a partir de plataformas de lançamento na Flórida e na Califórnia. Outras empresas, incluindo a Blue Origin, de Jeff Bezos, também têm a ambição de enviar foguetes ao espaço em um ritmo acelerado.
E o barulho não é mais apenas o rugido dos foguetes subindo, mas também as explosões sônicas dos propulsores de foguetes retornando à Terra.
Esse ruído sacode janelas e fundações e acorda as pessoas que estão dormindo. A forma como as ondas sonoras viajam - deslocadas pelo vento, curvando-se e refletindo-se nas camadas da atmosfera e no solo abaixo - é complexa. As regras e os limites que foram projetados para aeroportos e shows de rock podem não ser suficientes.
“Há uma lacuna na ciência”, disse Kent Gee, professor de física e astronomia da Universidade Brigham Young, em Utah, que é um dos poucos cientistas que estudam os sons dos voos espaciais. “Não sabemos o que as pessoas realmente acham aceitável.”
E a SpaceX está testando o Starship, o maior e provavelmente o mais barulhento foguete de todos os tempos. Para realizar seu sonho de enviar pessoas a Marte um dia, Musk prevê um desfile constante de Starships lançadas de locais no Texas e na Flórida.
O melhor momento para lidar com o ruído dos foguetes é antes que os problemas se tornem generalizados e arraigados, disse Gee. Ele não está pedindo o fim dos lançamentos, mas diz que os dados podem indicar como diminuir as interrupções.
“Se esperarmos 10 anos, será tarde demais”, disse ele.
Boom Buh-Boom
Quando cursava a graduação na Brigham Young (BYU), o Gee gostava de física e música, portanto, o campo da acústica, e do ruído em particular, o intrigava. Para seu Ph.D. na Universidade Estadual da Pensilvânia, ele estudou a propagação de ruídos dos caças stealth F-22. Em seguida, retornou à BYU como professor de física e começou a trabalhar com foguetes.
Nos últimos anos, Gee e sua equipe estudaram principalmente os foguetes da SpaceX porque o Falcon 9 da empresa é lançado com muito mais frequência do que qualquer outro foguete.
Uma das questões que eles estudaram é por que um booster do Falcon 9 caindo de volta à Terra em velocidades supersônicas gera um boom sônico de três partes. Em vez do “boom-boom” produzido por um jato supersônico, os espectadores ouvem um “boom buh-boom”.
Os Falcon 9s que decolam da Base da Força Espacial de Vandenberg, na Califórnia, por exemplo, às vezes geram explosões sônicas ouvidas a cerca de 160 quilômetros de distância. A legislação mais recente sobre política de defesa, assinada pelo presidente Biden, em dezembro, reconhece os distúrbios e solicita que o Departamento de Defesa os minimize.
Em uma reunião da Acoustical Society of America, este mês, em Nova Orleans, Makayle Kellison, membro da equipe de Gee, relatou que a topografia irregular em torno do local de Vandenberg parece concentrar as ondas sonoras em determinadas áreas.
E o corredor onde as explosões eram mais altas mudava entre o verão e o inverno.
“Durante o inverno, estamos descobrindo que ele se desloca para mais perto de Santa Barbara”, disse Gee. Vandenberg realiza estudos de ruído de foguetes há anos e, em 2024, adicionou as medições de Gee ao local após reclamações sobre as explosões sônicas.
Gee e sua equipe também ouviram os ruídos de outros foguetes, incluindo o pequeno foguete Alpha da Firefly Aerospace, o primeiro lançamento do gigantesco foguete Space Launch System da NASA, o último voo do Delta IV Heavy da United Launch Alliance e o Atlas V da ULA, que será aposentado em breve.
O foguete SLS e o Delta IV Heavy eram barulhentos, mas não tão barulhentos quanto seria de se esperar, dadas as magnitudes de seu empuxo. Esses dados podem fornecer informações para o projeto de foguetes mais silenciosos no futuro, da mesma forma que os aviões a jato de hoje não são tão barulhentos quanto os de décadas atrás.
De fato, o lançamento do SLS foi quase silencioso para uma equipe de observadores a cerca de 32 quilômetros a oeste do Centro Espacial Kennedy da NASA, na Flórida. No entanto, o rugido foi ouvido em outra estação de gravação mais distante, na mesma direção.
Gee suspeita que as condições climáticas na atmosfera tenham desempenhado um papel importante.
Os pesquisadores também desmascararam um conto de fadas da ciência, segundo o qual as fortes vibrações do Saturn V, o foguete que levou os astronautas da NASA à Lua, derreteram concreto e incendiaram a grama a mais de um quilômetro de distância.
Os pesquisadores calcularam que ele gerou 203 decibéis. Essa onda de choque teria aquecido o ar em cerca de 40 graus Fahrenheit - nem de longe o suficiente para derreter o concreto ou incendiar a grama.
Há também o Starship.
Este mês, a SpaceX recebeu aprovação para lançar o gigantesco foguete 25 vezes por ano a partir de sua base espacial no Texas, em vez de cinco. A empresa está buscando ainda mais lançamentos de Starship na Flórida.
No mês passado, a cidade de Cabo Canaveral contratou cientistas do Instituto de Tecnologia da Flórida para monitorar os níveis de som, as vibrações e as mudanças na qualidade do ar de cada lançamento na Flórida por pelo menos um ano. Isso fornecerá uma linha de base para comparações com o Starship no futuro.
Um baque decepcionante
A última vez que eles estiveram em Boca Chica, na base espacial da SpaceX no Texas, foi em novembro, para o sexto voo de teste.
Seu equipamento, instalado em 21 locais ao redor da Base, tem uma aparência inexpressiva. Um microfone em um suporte rente ao chão, dentro de um cilindro de espuma preta para bloquear o ruído do vento, tudo isso em um disco branco. Todo o resto - o gravador digital, um receptor GPS e uma bateria para alimentar tudo por algumas horas - fica dentro de uma maleta de metal.
Os microfones precisam captar uma faixa de frequências mais ampla do que a que os seres humanos podem ouvir, incluindo ruídos de baixa frequência que não são tão ouvidos quanto sentidos. Eles também precisam registrar com precisão volumes que vão desde o quase inaudível até os rugidos mais altos. Os dados são coletados a uma taxa de mais de 100 mil vezes por segundo. Isso é cerca de 60 vezes mais rápido do que o ouvido humano pode realizar.
“É difícil registrar um foguete com precisão”, disse Grant Hart, um físico da BYU que se juntou a Gee há alguns anos.
Na manhã do lançamento do Starship, Hart e Mark Anderson, um estudante de doutorado, montaram estações de gravação em South Padre Island, ao norte da Base Espacial.
Outros microfones foram instalados a menos de um quilômetro da plataforma de lançamento, na cidade vizinha de Port Isabel, na praia a leste da plataforma de lançamento - a equipe da BYU havia passado boa parte da noite anterior desviando das ondas da maré que chegava - e a oeste, em Brownsville.
Os pesquisadores estavam procurando entender como o som variava com a distância e a direção. “Estamos aqui apenas para acertar a física”, disse Anderson.
As gravações não soam muito impressionantes, a menos que sejam ouvidas com fones de ouvido de alta qualidade ou com um sistema de música que inclua um grande subwoofer para gerar o ruído de baixa frequência. Mesmo assim, elas não conseguem reproduzir a experiência de corpo inteiro de assistir a um lançamento pessoalmente.
Uma viagem para registrar o quinto voo de teste do Starship, que ocorreu um mês antes, foi financiada pela BYU, para oferecer a seus alunos de graduação a oportunidade de participar de pesquisas práticas, e por uma organização privada, que permanece anônima. Os pesquisadores disseram que não se tratava da SpaceX, de um concorrente da SpaceX ou de um crítico politicamente motivado do Musk.
Durante esse voo de teste em outubro, o propulsor Super Heavy do Starship retornou com sucesso à plataforma de lançamento, onde foi capturado no ar por dois grandes braços mecânicos. Ao cair, gerou um estrondo sônico e uma segunda onda de dados para os cientistas da BYU.
O dinheiro da pesquisa foi utilizado para repetir o esforço de registro em novembro para o sexto voo de teste. Anderson e Hart observaram o lançamento de um estacionamento a cerca de 16 quilômetros da plataforma de lançamento. As dunas bloquearam a visão direta da decolagem, e o som não foi muito alto.
Infelizmente, o booster foi desviado para o Golfo do México. O estrondo sônico, mais distante, foi um baque silencioso.
“No entanto, eu me pergunto o que nossos microfones registraram em locais diferentes”, disse Anderson. “Vocês sentiram como o estrondo foi de baixa frequência? Ainda dava para sentir. Mas imagino que não haverá reclamações sobre o barulho do estrondo.”
Leia também
Sol está ‘estragando’ satélites de internet de Elon Musk, diz NASA
Starship, foguete de Elon Musk, falha novamente em terceiro fracasso consecutivo no ano; entenda
Ondas de choque e alarmes de carro
Na manhã seguinte, durante o café da manhã, a equipe de Gee trocou observações.
“Foi muito mais barulhento da última vez, e senti que pude ouvir o barulho por mais tempo da última vez”, disse Noah Pulsipher, um estudante de graduação, que observou o quinto e o sexto lançamentos do Starship do mesmo lugar, um parque em Port Isabel, a seis milhas da plataforma de lançamento.
Esse lançamento foi mais barulhento para Kellison, que estava assistindo do telhado de um hotel em South Padre Island, a alguns quilômetros a leste de Pulsipher. Ela relatou que a onda de choque disparou os alarmes dos carros.
A equipe também ponderou sobre os estalos frequentemente ouvidos durante o lançamento de foguetes, que soam como folhas secas sendo amassadas ao redor.
“São diferentes partes da onda viajando em diferentes velocidades que causam a formação desses choques, como uma explosão”, disse Gee. “Eles ocorrem em diferentes amplitudes e em diferentes momentos e, portanto, nosso ouvido percebe isso como um tipo de som crepitante.”
Isso ocorre porque o foguete é tão alto que o som acelera um pouco quando as vibrações comprimem e aquecem as moléculas de ar e, em seguida, desacelera quando o ar se expande e esfria.
Para esse lançamento, Gee, que estava no mesmo parque que Pulsipher, disse que esses sons pareciam mais com estalos distintos de tiros. “Foram quase apenas eventos individuais”, disse ele.
Em um artigo publicado com dados do quinto voo da Starship, os pesquisadores relataram que, quando o propulsor retornou à plataforma de lançamento, liberou um estrondo sônico que, a uma distância de 30 quilômetros, as pessoas perceberam como 110 decibéis. Isso é mais alto do que o estrondo do jato supersônico Concorde a 18 quilômetros.
Quando o Starship começar a ser lançado da Flórida, que é uma região mais densamente povoada, é provável que sejam ouvidos estalos tão altos dos boosters que retornam em comunidades próximas, como Titusville e Cocoa Beach.
“Estamos aqui para fornecer dados e comparações, e acho que isso ajuda a criar uma conversa”, disse Gee.
Mais perto, a seis milhas de distância, o volume percebido do estrondo sônico era quase tão alto quanto o de um tiro. “Está no limite inferior do alcance de um tiro, mas é muito parecido com um tiro”, disse Gee.
Meses após a excursão de novembro, a equipe de Gee publicou um artigo que mostrou que o sexto voo de teste do Starship foi mais alto ao norte e mais silencioso ao sul e sudoeste.
“Mas o vento estava soprando do norte”, disse Gee. “Então, por que estava mais silencioso a oeste e sudoeste?”
Em seguida, eles viram que o vento a três a seis milhas acima do solo estava soprando na direção oposta, e era o vento de maior altitude que carregava o som. “De repente, tudo fez muito mais sentido”, disse Gee.
Como os pesquisadores puderam instalar microfones mais próximos da plataforma de lançamento, os dados também permitiram uma melhor comparação do ruído intrínseco do Starship. Ele produz 11 vezes a energia acústica de um lançamento do Falcon 9.
“É como se 11 lançamentos do Falcon 9 acontecessem ao mesmo tempo”, disse Gee.
Mas esse número ainda é menor do que o previsto pelos modelos de computador usados pela Administração Federal de Aviação.
“Se eu fosse a SpaceX, estaria questionando os modelos que estão sendo usados”, disse o Dr. Gee, ‘porque, pelo menos por essa medida, há potencialmente menos impacto de um único lançamento do que o que eles estão dizendo à comunidade’.
Este conteúdo foi traduzido com o auxílio de ferramentas de Inteligência Artificial e revisado por nossa equipe editorial. Saiba mais em nossa Política de IA.