Một tên lửa đẩy SpaceX Super Heavy cao bằng tòa nhà 20 tầng đã xuất hiện trở lại trên bầu trời Nam Texas vài phút sau khi phóng vào tháng 10, đốt cháy động cơ để làm chậm quá trình rơi trở lại Trái đất. Trong một kỳ tích chưa từng có , tên lửa đẩy đã khiến khán giả kinh ngạc với cú hạ cánh chính xác giữa không trung trong vòng tay của tháp phóng.
Cảnh tượng ngoạn mục này — một phần của chuyến bay thử nghiệm của Starship của SpaceX, hệ thống tên lửa mạnh nhất từng được chế tạo — là khoảnh khắc mà nhiều người xem chứng kiến qua phát trực tiếp và phát sóng. Nhưng chỉ những người ở gần địa điểm phóng mới thực sự trải nghiệm được tiếng ồn như sấm sét của sự kiện này.
Khi tên lửa đẩy Super Heavy quay trở lại vị trí hạ cánh chính xác, một tiếng nổ siêu thanh chói tai vang lên.
Noah Pulsipher, sinh viên ngành vật lý ứng dụng tại Đại học Brigham Young ở Provo, Utah và là đồng tác giả của một nghiên cứu gần đây về tiếng ồn liên quan đến vụ phóng tàu Starship, cho biết: “Đó thực sự là một trong những tiếng động lớn nhất mà tôi từng nghe hoặc trải nghiệm”.
Theo nghiên cứu được công bố vào tháng 11 trên tạp chí JASA Express Letters, âm thanh có thể phát hiện được từ cách xa hàng dặm tại một điểm du lịch nổi tiếng, có độ lớn tương đương tiếng súng ở cự ly gần.
Những tiếng nổ siêu thanh tương tự dự kiến sẽ vang lên mỗi lần SpaceX đưa tên lửa đẩy Super Heavy trở lại địa điểm phóng Starbase, nằm gần Brownsville, Texas, trên biên giới Mexico ở mũi cực nam của tiểu bang. Cho đến nay, công ty đã thực hiện sáu chuyến bay thử nghiệm của một tên lửa đẩy Starship được xếp chồng hoàn chỉnh từ khu vực này, nhưng cho đến nay chỉ có chuyến bay tháng 10 — Chuyến bay 5 — có tên lửa đẩy Super Heavy trở về để hạ cánh.
Các cơ quan quản lý liên bang đã bật đèn xanh cho chuyến bay thử nghiệm tiếp theo, Chuyến bay 7, trong đó tên lửa đẩy Super Heavy có thể quay trở lại để hạ cánh.
Là tầng dưới của hệ thống Starship, tên lửa đẩy ban đầu đưa tàu vũ trụ Starship, tầng trên của tên lửa, lên quỹ đạo trước khi quay trở lại bệ phóng.
Tiếng nổ siêu thanh liên quan đến động tác đó có thể gây ra những lo ngại mới về môi trường cho một chương trình phát triển tên lửa vốn đã gặp nhiều khó khăn .
Các vấn đề liên quan đến tiếng nổ siêu thanh có thể bao gồm tổn thương thính giác hoặc gây ra các vấn đề nhỏ về cấu trúc cho các tòa nhà trong khu vực gần Vịnh Mexico.
SpaceX không trả lời yêu cầu bình luận cho bài viết này, nhưng CEO Elon Musk đã hạ thấp mức độ nghiêm trọng của các báo cáo gần đây về rủi ro của tiếng nổ siêu thanh.
“Starbase là khu vực thường xuyên xảy ra bão và lốc xoáy nghiêm trọng hơn nhiều so với các vụ phóng tàu Starship”, Musk đăng trên X, nền tảng truyền thông xã hội trước đây gọi là Twitter mà ông đã mua vào năm 2022. Ông nói thêm rằng ông tin rằng các báo cáo về hiện tượng này nên nêu rõ, “Các vụ phóng tàu Starship không gây ra thiệt hại”.
Nhưng mặc dù không có trường hợp phá hủy tài sản nào được báo cáo công khai sau lần hạ cánh mềm đầu tiên của Super Heavy vào tháng 10, các nhà nghiên cứu cho biết họ cần nhiều dữ liệu hơn để hiểu đầy đủ về những rủi ro.
Tiến sĩ Victor Sparrow, giáo sư và giám đốc chương trình sau đại học về âm học tại Penn State, người không tham gia vào nghiên cứu này, cho biết: “Tôi nghĩ điều này cần phải được theo dõi cẩn thận”. “Một số người nhạy cảm hơn (với tiếng ồn) và đối với những người nhạy cảm đó, đây có thể là vấn đề đối với họ”.
Và nếu SpaceX thực hiện đúng ý định phóng hàng chục, nếu không muốn nói là hàng trăm chuyến bay Starship mỗi năm, điều này sẽ đặt ra câu hỏi về phản ứng của cộng đồng địa phương xung quanh địa điểm phóng của công ty — và liệu tên lửa khổng lồ này có thể gây ra sự phản đối tương tự như các phương tiện nổi tiếng khác đã gây ra tranh cãi về tiếng nổ siêu thanh hay không.
Tiếng nổ của tên lửa đẩy
Tiếng nổ siêu thanh đã trở thành một phần trong nhận thức của công chúng khi máy bay siêu thanh ra đời vào giữa thế kỷ 20.
Tiếng ồn đột ngột xảy ra khi một vật thể di chuyển nhanh hơn tốc độ âm thanh, tốc độ này thay đổi tùy theo các yếu tố như nhiệt độ không khí nhưng thường vào khoảng 767 dặm một giờ (1.235 km một giờ).
Hiện tượng này được coi rộng rãi là một trong những lý do chính dẫn đến sự sụp đổ của Concorde , máy bay phản lực chở khách siêu thanh của Anh và Pháp đã cắt giảm một nửa thời gian bay xuyên Đại Tây Dương nhưng đã ngừng hoạt động vào năm 2003.
Các vụ phóng tên lửa của SpaceX hiện đang đưa cuộc trò chuyện về tiếng nổ siêu thanh trở lại tâm điểm chú ý.
SpaceX là công ty duy nhất trên thế giới thường xuyên điều khiển tên lửa của mình trở lại điểm hạ cánh chính xác sau khi phóng, động tác này kích hoạt tiếng nổ siêu thanh đáng kinh ngạc. Công ty đã thành thạo kỹ thuật đó trong suốt một thập kỷ điều khiển tên lửa Falcon 9 của mình.
Tác giả chính của nghiên cứu, Kent Gee, phát hiện ra rằng qua kinh nghiệm đo tiếng nổ siêu thanh sau khi tên lửa Falcon 9 được phóng ở Florida và California, một số cư dân ở đó đã trở nên mệt mỏi vì những tiếng ồn chói tai này.
“Một số người thích nó. Một số người không thích nó”, Gee, chủ tịch khoa vật lý và thiên văn học của Brigham Young, cho biết. “Một số người thích nó lúc đầu, và bây giờ họ không thích nó nữa”.
SpaceX đang tìm cách làm điều tương tự với hệ thống Starship của mình — dẫn đường cho tên lửa đẩy Super Heavy đưa tàu vũ trụ Starship vào quỹ đạo để hạ cánh xuống đất liền.
Và vì Super Heavy có kích thước gần gấp đôi tên lửa đẩy Falcon 9 nên tiếng nổ siêu thanh mà nó tạo ra cũng lớn hơn nhiều.
Các nhà nghiên cứu tại Brigham Young ước tính Starship phát ra tiếng ồn tương đương với 10 lần phóng tên lửa Falcon 9.
Phân tích của họ dựa trên dữ liệu mà nhóm thu thập được tại chuyến bay thử nghiệm ngày 13 tháng 10 cũng như nghiên cứu trước đó mà nhóm đã tiến hành khi phóng tên lửa Falcon 9.
“Bạn gần như cảm thấy nó nhiều hơn là nghe thấy nó,” Pulsipher nói. “Nó gần như đẩy bạn trở lại.”
Tiếng nổ siêu thanh xảy ra do một vật thể di chuyển với tốc độ siêu thanh nén không khí phía trước nó, và sự nén nhanh các phân tử không khí tạo ra sóng xung kích kích hoạt sự gia tăng đột ngột áp suất không khí. Con người trải nghiệm điều này như một ” sự kiện áp suất quá mức ” — có thể nghe thấy và cảm nhận được.
Pulsipher cho biết về tiếng nổ siêu thanh phát ra trong chuyến bay thử nghiệm Starship Flight 5 của SpaceX khi tên lửa đẩy Super Heavy hạ cánh trở lại bệ phóng: “Nó đã kích hoạt báo động trên ô tô”.
Từ vị trí quan sát của Pulsipher trong suốt chuyến bay — nhìn từ cộng đồng bãi biển nhỏ Port Isabel cách bệ phóng khoảng 6 dặm (9,7 km) — sự kiện áp suất quá mức mà ông trải qua lên tới khoảng 9 pound trên một feet vuông, một đơn vị áp suất đo cường độ của sóng xung kích từ tiếng nổ siêu thanh.
Một thiết bị được đặt trên mái của Margaritaville Beach Resort trên Đảo South Padre, một điểm du lịch nổi tiếng nằm đối diện với cơ sở của SpaceX, có kết quả đo được là 11 pound/foot vuông.
Pulsipher cho biết: “Bạn có thể tưởng tượng một quả tạ nặng 10 pound và đặt nó lên ngực mình — đó chính là trải nghiệm mà chúng ta đang nói đến”.
Rủi ro tiềm ẩn
Các nhà nghiên cứu và cơ quan quản lý đang nỗ lực đánh giá thêm những rủi ro mà tiếng nổ siêu thanh này có thể gây ra cho khu vực xung quanh, Gee cho biết.
Ông cho biết: “Bất cứ khi nào bạn nghe thấy âm thanh sắc nét vượt quá 140 decibel, đều có nguy cơ mất thính lực không nhỏ”.
Tiếng nổ siêu thanh từ vụ phóng tàu Starship vào tháng 10 đo được lên tới 146 decibel ở một số khu vực.
Gee nói: “Điều đó giống như việc đứng cách tiếng súng vài feet mà không có thiết bị bảo vệ thính giác vậy”.
Ông nói thêm rằng mức áp suất và tiếng ồn mà các nhà nghiên cứu Brigham Young ghi lại cho thấy tiếng nổ siêu thanh đạt đến mức độ ở một số khu vực mà các nghiên cứu trước đây cho thấy có khả năng phá vỡ cửa sổ – đặc biệt là cửa sổ cũ, hư hỏng hoặc cửa sổ chỉ có một lớp kính.
“Nó có đủ lớn để làm sập nhà bạn không? Không… nhưng bạn đang bắt đầu có nguy cơ hư hỏng kết cấu”, Gee nói.
Nhìn chung, Gee lưu ý, mặc dù mối đe dọa đối với con người và tài sản có thể là nhỏ, nhưng vẫn chưa rõ tiếng nổ siêu thanh có thể ảnh hưởng đến các cộng đồng ở Nam Texas xung quanh địa điểm phóng Starship như thế nào.
Ông cho biết, chúng ta rất cần thêm nhiều dữ liệu về tiếng nổ siêu thanh và cách các kiểu thời tiết có thể ảnh hưởng đến tác động của chúng.
Gee cho biết: “Hiện tại, về cơ bản chúng tôi chỉ có một điểm dữ liệu”, ám chỉ chuyến bay thử nghiệm Starship của SpaceX vào tháng 10 cho đến nay là nỗ lực thành công duy nhất nhằm đưa tên lửa đẩy Super Heavy trở lại mặt đất.
Tuy nhiên, Gee cho biết đôi khi ông vẫn ngần ngại thảo luận về những vấn đề này vì sự phản đối. Ông cho biết người hâm mộ công ty đã cáo buộc ông cố gắng làm chậm SpaceX hoặc tô vẽ hình ảnh Starship theo hướng xấu.
“Đó không phải là mục tiêu của tôi. Mục tiêu của chúng tôi là cung cấp dữ liệu (về tiếng nổ siêu thanh của Starship) để chúng tôi có thể có những cuộc trò chuyện hợp lý. Nếu không có dữ liệu, bạn chỉ đang đoán mò”, Gee nói. “Mọi thứ đều có sự đánh đổi, và tôi sẽ là người đầu tiên nói rằng đây luôn là một cuộc thảo luận đầy sắc thái”.
Làng Boca Chica
Các nhà nghiên cứu Brigham Young đã thu thập dữ liệu của họ thông qua các thiết bị đặt cách địa điểm phóng từ 6 đến 22 dặm (9,7 đến 35,4 km).
Nhưng có những cấu trúc gần bệ phóng Starship hơn nhiều tại một địa điểm mà SpaceX gọi là Starbase. “Những tác động mạnh nhất (từ tiếng nổ siêu thanh) sẽ được định vị” tại đó, SpaceX thừa nhận trong một bài đăng trên blog vào tháng 7 .
Khu vực Starbase chủ yếu bao gồm các khu bảo tồn động vật hoang dã và đất đai do SpaceX sở hữu tư nhân. Ngoài ra còn có một khu dân cư, được gọi là Làng Boca Chica, cách bệ phóng chưa đầy 2 dặm (3,2 km). SpaceX đã mua lại hầu hết các ngôi nhà trong cộng đồng đó nhiều năm trước.
Nhưng theo hồ sơ công khai, cư dân vẫn sở hữu ít nhất một vài bất động sản.
“(FAA) yêu cầu SpaceX duy trì bảo hiểm trong trường hợp tiếng nổ siêu thanh dẫn đến khiếu nại về thiệt hại về cấu trúc”, theo bản cập nhật giấy phép phóng do Cục Hàng không Liên bang công bố vào tháng 10 trước lần hạ cánh đầu tiên của tên lửa đẩy Super Heavy. “Chủ sở hữu bất động sản có thể liên hệ trực tiếp với SpaceX để gửi khiếu nại và bằng chứng hỗ trợ cho khiếu nại về thiệt hại”.
Rủi ro đối với động vật hoang dã
Nghiên cứu gần đây không đề cập đến tác động đến động vật hoang dã, nhưng các nghiên cứu trước đây đã ghi nhận một loạt tác động mà tiếng nổ siêu thanh có thể gây ra cho vật nuôi và động vật hoang dã.
Chúng bao gồm phản ứng giật mình và căng thẳng, chẳng hạn như một phản ứng mà Pulsipher mô tả khi chứng kiến gần địa điểm phóng của SpaceX vào tháng 10. “Những con chó sủa. Chúng tôi thấy một số con nai chạy xung quanh và có vẻ giật mình”, ông nói. “Thật sự rất giật mình nếu bạn không biết điều đó đang xảy ra”.
Một nghiên cứu năm 1972 đã ghi nhận “hành vi giẫm đạp, di chuyển, ngẩng đầu, giẫm đạp, nhảy và chạy thỉnh thoảng” giữa các loài động vật tiếp xúc với tiếng nổ siêu thanh.
Nghiên cứu cho biết: “Các loài chim đôi khi chạy, bay hoặc tụ tập. Phản ứng thay đổi tùy theo từng đợt bùng nổ và không thể dự đoán trước”.
Phản ứng cũng có thể thay đổi rất nhiều tùy theo loài và vẫn chưa rõ liệu tiếng nổ siêu thanh có ảnh hưởng lâu dài đến động vật hoang dã tại các khu bảo tồn xung quanh địa điểm phóng tàu Starship của SpaceX hay không.
Cơ quan Cá và Động vật hoang dã Hoa Kỳ cho biết họ không có thiết bị giám sát tiếng nổ siêu thanh gần địa điểm phóng tàu Starship ở Texas, nhưng cơ quan này có thu thập dữ liệu về tiếng nổ siêu thanh phát ra từ tên lửa Falcon phóng từ Florida và California.
Ở tiểu bang sau, tiếng nổ siêu thanh và tiếng ồn liên quan đến việc phóng tên lửa là một lý do khiến các viên chức địa phương cho biết họ đã hành động để hạn chế số lần phóng mà SpaceX thực hiện ở California. Công ty đã phản hồi bằng một vụ kiện cáo buộc ủy ban tiểu bang liên quan đến vấn đề này đã thể hiện “sự phân biệt đối xử chính trị trắng trợn”.
Các biện pháp giảm thiểu
Tiếng nổ siêu thanh là mối quan tâm hàng đầu của một số người tại FAA khi họ đánh giá xem có nên chấp thuận yêu cầu của SpaceX về việc thực hiện tới 25 chuyến bay Starship mỗi năm từ Nam Texas hay không. (Hiện tại, công ty chỉ được phép phóng tối đa năm chuyến.)
Giám đốc điều hành của SpaceX, Gwynne Shotwell, cũng cho biết công ty đặt mục tiêu thực hiện tới 400 chuyến bay Starship trong bốn năm tới.
Trong một tuyên bố gửi tới CNN, FAA cho biết, “(Nếu) một đánh giá về môi trường kết luận rằng mức độ âm thanh sẽ tăng lên đến mức đáng kể”, điều này sẽ thúc đẩy cơ quan này ban hành một tuyên bố về tác động môi trường – một quá trình quản lý kéo dài gần như chắc chắn sẽ làm chậm lại các mục tiêu đầy tham vọng của SpaceX trong việc đẩy mạnh phát triển Starship.
Không rõ Musk sẽ tiếp cận FAA như thế nào trong vai trò mới của mình trong nhóm chuyển giao của Tổng thống đắc cử Donald Trump. CEO của SpaceX đã kêu gọi ban lãnh đạo FAA từ chức, và nói rộng hơn, ông đã hứa sẽ cắt giảm các quy định trong vai trò là đồng chủ tịch của Bộ Hiệu quả Chính phủ do Trump đề xuất. ( Quản trị viên FAA Michael Whitaker gần đây đã tuyên bố ông sẽ từ chức vào tháng 1, tạo cơ hội cho Trump bổ nhiệm một giám đốc cơ quan mới.)
Năm cuộc họp lấy ý kiến công chúng về dự thảo đánh giá môi trường của FAA đối với Starship được lên lịch vào tháng 1.
FAA không tham gia vào nghiên cứu của Brigham Young về tiếng ồn khi phóng tàu vũ trụ Starship.
Tuy nhiên, SpaceX được hướng dẫn “theo dõi mức độ tiếng nổ siêu thanh của tối đa ba hoạt động được ủy quyền thành công liên quan đến việc hạ cánh của tên lửa đẩy Super Heavy”, theo tuyên bố qua email của cơ quan này gửi cho CNN, và công ty được yêu cầu “cung cấp dữ liệu theo dõi cho FAA trong vòng 15 ngày kể từ ngày phóng để xem xét cùng với các báo cáo sau khi phóng khác”.
Tuy nhiên, FAA “không quy định mức âm thanh cụ thể với nhà khai thác không gian thương mại”, cơ quan này cho biết trong một tuyên bố.
Nhưng nếu một báo cáo về tác động môi trường phát hiện ra rằng “mức âm thanh (từ vụ phóng tàu vũ trụ Starship) sẽ tăng lên đến mức đáng kể” gây nguy cơ cho tài sản, thì “FAA sẽ xác định các biện pháp giảm thiểu mà người nộp đơn có thể thực hiện để tránh, giảm thiểu hoặc bồi thường thiệt hại”.
Tuy nhiên, việc giảm thiểu tiếng ồn mà tên lửa đẩy Super Heavy phát ra khi nó quay trở lại để hạ cánh với tốc độ siêu thanh sẽ rất khó khăn.
Máy bay siêu thanh mới với thân máy bay được thiết kế để giảm tiếng nổ phát ra đang được phát triển với hy vọng rút kinh nghiệm từ thất bại của máy bay Concorde.
Nhưng những thay đổi thiết kế tương tự có thể không khả thi đối với tên lửa – vì kích thước và cấu trúc của phương tiện đã được thiết kế cẩn thận cho nhiệm vụ khó khăn là thoát khỏi lực hấp dẫn của Trái Đất, Sparrow, nhà nghiên cứu tiếng nổ siêu thanh tại Penn State, lưu ý.
Sparrow cho biết: “Bạn có thể đặt địa điểm phóng ngày càng xa khu vực có thể sinh sống”. “Nhưng đó là tất cả” về các biện pháp giảm thiểu.
Sự xuất hiện của tương lai
Về phần mình, SpaceX đã cố gắng tập hợp sự ủng hộ của công chúng đối với Starship, nhấn mạnh rằng tên lửa này sẽ hướng đến mục tiêu một ngày nào đó đưa con người đầu tiên lên sao Hỏa. NASA cũng có ý định sử dụng Starship để đưa con người trở lại mặt trăng lần đầu tiên sau năm thập kỷ.
SpaceX đã bày tỏ hy vọng tiếng nổ siêu thanh sẽ gắn liền với những mục tiêu đầy tham vọng đó trong nhận thức của công chúng.
“Tiếng nổ siêu thanh báo hiệu sự trở lại của tên lửa và tàu vũ trụ được chế tạo để tái sử dụng”, một bài đăng trên blog của công ty viết. “Với Starship, họ sẽ báo hiệu sự xuất hiện của một tương lai có thể tái sử dụng nhanh chóng trong chuyến bay vũ trụ để du hành đến quỹ đạo Trái đất, Mặt trăng, Sao Hỏa và xa hơn nữa”.
Sparrow nói thêm rằng — nếu SpaceX không phát triển một tên lửa đẩy khổng lồ phục vụ cho du hành liên hành tinh — thì một công ty khác sẽ cố gắng thực hiện điều đó.
“Tôi không nghĩ đó là lỗi của SpaceX”, ông nói. “Nếu họ không phát triển những công nghệ này, bằng cách nào đó, cuối cùng sẽ có người phát triển công nghệ này — và họ sẽ gặp phải chính xác những vấn đề tương tự”.