Lançamentos de foguetes geralmente são barulhentos, e os de foguetes grandes são ainda mais. Antes, esses eventos eram ocasionais, e poucas pessoas se importavam com o barulho.
Mas o ritmo mudou. Hoje a SpaceX, de Elon Musk, envia um Falcon 9 para o espaço pelo menos uma vez a cada poucos dias a partir de plataformas na Flórida e na Califórnia, nos EUA. Outras empresas, entre as quais a Blue Origin, de Jeff Bezos, também têm planos de enviar foguetes ao espaço em um ritmo cada vez mais acelerado.
E o barulho não se resume mais ao rugido dos foguetes subindo. Agora, há os estrondos sônicos dos propulsores retornando à Terra.
Esse ruído abala janelas e fundações de imóveis. E, para lidar com esse nível de barulho, regras e limites que foram projetados para aeroportos e shows de rock podem ser insuficientes.
“Existe uma lacuna na ciência”, disse o professor de física e astronomia Kent Gee, na Universidade Brigham Young (BYU), um dos poucos cientistas estudando os sons de voos espaciais. “Não sabemos o que as pessoas consideram aceitável.”
A discussão ocorre na época em que a SpaceX está testando a Starship, o maior e provavelmente o mais barulhento foguete já construído. Para realizar seus sonhos de enviar pessoas a Marte um dia, Musk vislumbra constantes lançamentos de locais no Texas e na Flórida.
O melhor momento para abordar o ruído dos foguetes é antes que os problemas se tornem generalizados e enraizados, segundo Gee. “Se esperarmos dez anos, será tarde demais.”
Boom
Quando era estudante de graduação, Gee gostava de física e música, então o campo da acústica, e o ruído em particular, o intrigava. Para seu doutorado, ele estudou a propagação do ruído dos caças F-22. Depois, retornou à BYU como professor de física e começou a trabalhar com foguetes.
Nos últimos anos, ele e sua equipe têm estudado sobretudo os foguetes da SpaceX.
Uma das questões que analisaram é por que um propulsor Falcon 9 caindo de volta à Terra em velocidades supersônicas gera uma explosão sônica tripla, diferente da produzida por um jato supersônico.
A equipe de Gee também descobriu que nem todos os lançamentos soam iguais.
Os Falcon 9 decolando da Base da Força Espacial de Vandenberg, na Califórnia, por exemplo, às vezes geram estrondos sônicos que são ouvidos a cerca de 160 quilômetros de distância.
Em uma reunião da Sociedade Acústica da América neste mês em Nova Orleans, Makayle Kellison, membro da equipe de Gee, relatou que a topografia irregular ao redor do local de Vandenberg parece concentrar as ondas sonoras em certas áreas.
Gee e sua equipe também ouviram os ruídos de outros foguetes, incluindo o do pequeno Alpha, da Firefly Aerospace, o do primeiro lançamento do SLS (Space Launch System), da Nasa, o do último voo do Delta IV Heavy, da United Launch Alliance, e o do Atlas V da ULA, que será aposentado em breve.
O SLS e o Delta IV Heavy eram barulhentos, mas não tão altos quanto seria esperado dadas as magnitudes de seus impulsos. Esses dados podem fornecer pistas para o desenvolvimento de foguetes mais silenciosos no futuro, a exemplo do que ocorreu com aviões de linha aérea, que hoje não são nem de longe tão barulhentos quanto aqueles que voavam décadas atrás.
De fato, o lançamento do SLS foi quase silencioso para uma equipe de observadores a cerca de 30 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 meteorológicas na atmosfera tiveram um papel importante.
Os pesquisadores também desmentiram uma lenda científica, de que as vibrações intensas do Saturno V, o foguete que levou astronautas da Nasa à Lua, derreteram concreto e incendiaram 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 4 graus Celsius, número nem de perto quente suficiente para derreter concreto ou incendiar grama.
E então há o Starship.
Neste mês, a SpaceX recebeu aprovação para lançar o foguete 25 vezes por ano a partir de sua base Starbase no Texas —antes eram cinco. A empresa ainda está buscando autorização para fazer mais lançamentos do Starship na Flórida.
A cidade de Cabo Canaveral contratou no mês passado cientistas do Instituto de Tecnologia da Flórida para monitorar níveis de som, vibrações e mudanças na qualidade do ar para cada lançamento na cidade durante pelo menos um ano. Isso fornecerá uma base de referência para comparações com o Starship no futuro.
O nono voo de teste do Starship ocorreu na noite da última terça (27). Gee e colegas estavam lá no sul do Texas para montar suas estações de gravação.
Baque
A última vez que eles estiveram lá foi em novembro, para o sexto voo de teste.
Seus equipamentos, implantados em 21 locais ao redor da Starbase, têm aparência pouco impressionante. Um microfone em um suporte baixo ao chão dentro de um cilindro de espuma preta para bloquear o ruído do vento, tudo apoiado 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.
Os microfones precisam capturar uma gama de frequências mais ampla do que os humanos podem ouvir, incluindo ruídos de baixa frequência que não são tanto ouvidos quanto sentidos. Também precisam registrar com precisão volumes que variam do quase inaudível aos 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.
“É difícil registrar um foguete com precisão”, afirmou o físico Grant Hart, da BYU, que se uniu a Gee há alguns anos.
Na manhã do lançamento da Starship, Hart e Mark Anderson, estudante de doutorado, montaram estações de gravação em South Padre Island, ao norte da Starbase.
Outros microfones haviam sido implantados a menos de um quilômetro da plataforma de lançamento, na cidade vizinha de Port Isabel, na praia a leste da plataforma e a oeste em Brownsville.
Uma viagem para registrar o quinto voo de teste da Starship, que ocorreu um mês antes, foi financiada pela BYU, para oferecer aos seus estudantes de graduação a chance de participar em pesquisas práticas, e por uma organização privada, que permanece anônima —os pesquisadores afirmaram que não era a SpaceX, um concorrente ou de um crítico de Musk.
Durante o teste em outubro, o propulsor Super Heavy retornou com sucesso à plataforma de lançamento, sendo capturado no ar por dois grandes braços mecânicos. Ao cair de volta, gerou uma explosão sônica e uma segunda onda de dados para os cientistas da BYU.
O dinheiro da pesquisa foi estendido para repetir o esforço de gravação em novembro para o sexto voo de teste. Anderson e Hart assistiram ao lançamento de um estacionamento a cerca de 16 quilômetros da plataforma de lançamento. Dunas bloquearam a visão direta da decolagem, e o som não era excessivamente alto.
Mas, para a decepção dos pesquisadores, o propulsor foi desviado para o Golfo do México. O estrondo sônico, mais distante, foi abafado.
Ondas de choque e alarmes
Na manhã seguinte, a equipe de Gee trocou observações.
“Foi muito mais alto da última vez, e eu senti que podia ouvir o barulho por mais tempo da última vez”, disse o estudante Noah Pulsipher, que observou o quinto e o sexto lançamentos da Starship do mesmo lugar, um parque em Port Isabel, a dez quilômetros da plataforma de lançamento.
Esse lançamento foi mais barulhento para Kellison, que assistia a tudo do telhado de um hotel em South Padre Island, a alguns quilômetros a leste de Pulsipher. Ela relatou que a onda de choque disparou alarmes de carros.
A equipe também abordou os estalos frequentemente ouvidos durante lançamentos de foguetes.
“São diferentes partes da onda viajando em diferentes velocidades que causam a formação dessas ondas de choque, como uma explosão”, afirmou Gee. “Elas ocorrem em diferentes amplitudes e em momentos diferentes, e assim nosso ouvido percebe isso como um som de crepitação.”
Isso acontece porque o foguete é tão alto que o som acelera um pouco quando as vibrações comprimem e aquecem as moléculas de ar, depois desacelera conforme o ar se expande e esfria.
Para esse lançamento, Gee, que estava no mesmo parque que Pulsipher, disse que aqueles sons pareciam mais com estalos distintos semelhantes a tiros. “Era quase mais como eventos individuais.”
Em um artigo publicado usando dados do quinto voo do Starship, os pesquisadores relataram que, quando o propulsor retornou à plataforma de lançamento, ele desencadeou um estrondo sônico que, a uma distância de cerca de 20 quilômetros, as pessoas perceberam como 110 decibéis. Isso é mais alto que o estrondo do avião supersônico Concorde a 18 mil metros de altitude.
Quando o Starship começar a ser lançado da Flórida, que é mais densamente povoada, estrondos tão altos dos propulsores retornando provavelmente serão ouvidos em comunidades próximas como Titusville e Cocoa Beach.
“Estamos aqui para fornecer dados e comparações, e sinto que isso ajuda a criar uma conversa”, disse Gee.