دراسة حول صاروخ SpaceX العملاق تكشف عن خطر قد ساهم في إنهاء عصر الكونكورد. ما مدى خطورة الانفجارات الصوتية؟

ظهر معزز صاروخ "سبيس إكس سوبر هيفي" (SpaceX Super Heavy) الذي يصل ارتفاعه إلى 20 طابقاً في سماء جنوب تكساس بعد دقائق من انطلاقه في أكتوبر/تشرين الأول، حيث أشعل محركاته لإبطاء سقوطه نحو الأرض. وفي إنجاز غير مسبوق، أذهل المعزز الجماهير بهبوطه الدقيق في الجو بين ذراعي برج الإطلاق.

كان هذا المشهد المذهل - وهو جزء من رحلة تجريبية لمركبة سبيس إكس الفضائية، أقوى نظام صاروخي على الإطلاق - لحظة شهدها العديد من المشاهدين عبر البث المباشر والمبثوث. لكن فقط أولئك الذين كانوا موجودين فعلياً بالقرب من موقع الإطلاق هم من شهدوا بالفعل الضجيج المدوي للحدث.

فبينما كان الصاروخ المعزز "سوبر هيفي" يشق طريقه نحو الهبوط الدقيق، دوّى دويّ صوتي مدوٍّ.

وقال نوح بولسيفر، وهو طالب جامعي في الفيزياء التطبيقية في جامعة بريغهام يونغ في بروفو بولاية يوتا، ومؤلف مشارك في دراسة حديثة حول الضوضاء المرتبطة بإطلاق المركبة الفضائية: "لقد كان حقاً أحد أعلى الأصوات التي سمعتها أو اختبرتها على الإطلاق".

وبحسب الدراسة التي نُشرت في نوفمبر في مجلة JASA Express Letters، كان الصوت، الذي يمكن رصده على بعد أميال في وجهة سياحية شهيرة، مرتفعًا مثل صوت طلقة نارية من مسافة قريبة.

ومن المتوقع أن تصدر دويًا صوتيًا مماثلًا في كل مرة تعيد فيها سبيس إكس معززًا من طراز سوبر هيفي إلى موقع الإطلاق الخاص بها في قاعدة ستاربايس، التي تقع بالقرب من براونزفيل في تكساس، على الحدود المكسيكية في أقصى جنوب الولاية. وقد أجرت الشركة حتى الآن ست رحلات تجريبية لصاروخ ستارشيب المكدس بالكامل من المنطقة، ولكن حتى الآن لم يعد معزز سوبر هيفي للهبوط إلا في رحلة أكتوبر - الرحلة 5.

وقد أعطى المنظمون الفيدراليون بالفعل الضوء الأخضر للرحلة التجريبية التالية، الرحلة 7، والتي يمكن أن تشهد عودة المعزز سوبر هيفي للهبوط.

وباعتباره المرحلة السفلى من نظام المركبة الفضائية، يقوم المعزز في البداية بدفع المركبة الفضائية "ستارشيب"، وهي المرحلة العليا للصاروخ، نحو المدار قبل أن يعود إلى منصة الإطلاق.

يمكن أن تثير الانفجارات الصوتية المرتبطة بهذه المناورة مخاوف بيئية جديدة لبرنامج تطوير الصواريخ الغارق فيها بالفعل.

قد تشمل المشاكل المرتبطة بالازدهار الصوتي أضراراً سمعية محتملة أو قد تؤدي إلى مشاكل هيكلية طفيفة للمباني في المنطقة القريبة من خليج المكسيك.

لم تستجب سبيس إكس لطلب التعليق على هذا المقال، لكن الرئيس التنفيذي للشركة إيلون ماسك قلل من أهمية التقارير الأخيرة حول مخاطر الطفرة الصوتية.

وقال ماسك منشور على موقع X، منصة التواصل الاجتماعي المعروفة سابقًا باسم تويتر التي اشتراها في عام 2022: "ستاربايس هي منطقة تشهد عواصف وأعاصير أكثر خطورة بكثير من إطلاق المركبات الفضائية". وأضاف أنه يعتقد أن التقارير حول هذه الظاهرة يجب أن تقول: "إطلاق المركبات الفضائية لا يسبب أي ضرر".

ولكن في حين لم يتم الإبلاغ علنًا عن أي حالات تدمير للممتلكات بعد أول هبوط ناعم للمركبة الفضائية "سوبر هيفي" في أكتوبر، قال الباحثون إنهم بحاجة إلى مزيد من البيانات لفهم المخاطر بشكل كامل.

وقال الدكتور فيكتور سبارو، وهو أستاذ ومدير برنامج الدراسات العليا في علم الصوتيات في ولاية بنسلفانيا والذي لم يشارك في الدراسة: "أعتقد أنه يجب مراقبة ذلك بعناية". "بعض الناس أكثر حساسية (للضوضاء)، وبالنسبة لهؤلاء الأشخاص الحساسين، قد يكون هذا الأمر مشكلة بالنسبة لهم."

وإذا نفذت شركة سبيس إكس عزمها على إطلاق العشرات، إن لم يكن المئات، من رحلات المركبة الفضائية سنوياً، فإن ذلك يثير تساؤلات حول كيفية رد فعل المجتمع المحلي المحيط بموقع الإطلاق الخاص بالشركة - وما إذا كان الصاروخ الضخم يمكن أن يثير نفس الرفض الذي أثارته المركبات الأخرى رفيعة المستوى التي أثارت جدلاً حول الطفرة الصوتية.

الطفرة الصوتية للصاروخ

أصبحت الطفرات الصوتية جزءًا من الوعي العام أثناء ظهور السفر الجوي الأسرع من الصوت في منتصف القرن العشرين.

ويحدث التصفيق الحاد للضوضاء عندما ينتقل جسم ما بسرعة أكبر من سرعة الصوت، والتي تختلف بسبب عوامل مثل درجة حرارة الهواء ولكنها عادة ما تكون حوالي 767 ميل في الساعة (1,235 كيلومتر في الساعة).

تعتبر هذه الظاهرة على نطاق واسع أحد الأسباب الرئيسية لسقوط طائرة الكونكورد، وهي طائرة الركاب البريطانية الفرنسية الأسرع من الصوت التي خفضت زمن الرحلات الجوية عبر المحيط الأطلسي إلى النصف، ولكنها توقفت عن الخدمة في عام 2003.

وقد أعادت عمليات إطلاق صواريخ سبيس إكس إلى الواجهة الحديث عن الطفرة الصوتية.

شركة سبيس إكس هي الشركة الوحيدة في العالم التي توجه صواريخها بشكل روتيني إلى الهبوط الدقيق بعد الإطلاق، وهي المناورة التي تؤدي إلى طفرة صوتية مذهلة. وقد أتقنت الشركة هذه التقنية على مدار عقد من الزمن في قيادة صواريخها العملاقة فالكون 9.

وقد وجد المؤلف الرئيسي للدراسة كينت جي من خلال تجربته في قياس الازدهار الصوتي بعد إطلاق فالكون 9 في فلوريدا وكاليفورنيا أن بعض السكان هناك قد ضجروا من الضوضاء المزعجة.

"بعض الناس يحبون ذلك. والبعض الآخر لا يحبها"، قال جي، رئيس قسم الفيزياء وعلم الفلك في بريغهام يونغ. "لقد أحبها بعض الناس في البداية، والآن لا يحبونها."

تتطلع شركة سبيس إكس إلى فعل الشيء نفسه مع نظام المركبة الفضائية الخاصة بها - توجيه المعزز فائق الثقل الذي يطلق المركبة الفضائية نحو المدار إلى الهبوط على الأرض.

ولأن حجم سوبر هيفي يبلغ ضعف حجم معزز فالكون 9 تقريباً، فإن الازدهار الصوتي الذي يمكن أن يصدره أعلى بكثير.

قدّر باحثو بريغهام يونغ أن المركبة الفضائية تصدر ضجيجاً يعادل ضجيج 10 عمليات إطلاق فالكون 9.

وقد استندوا في تحليلهم إلى البيانات التي جمعها الفريق في رحلة 13 أكتوبر التجريبية بالإضافة إلى الأبحاث السابقة التي أجراها الفريق في عمليات إطلاق فالكون 9.

قال بولسيفر: "تكاد تشعر به أكثر مما تسمعه". "إنه يدفعك إلى الوراء تقريباً."

تحدث الانفجارات الصوتية لأن الجسم الذي يتحرك بسرعة تفوق سرعة الصوت يضغط الهواء أمامه، ويؤدي الانضغاط السريع لجزيئات الهواء إلى موجة صدمية تؤدي إلى زيادة مفاجئة في ضغط الهواء. ويختبر البشر هذا الأمر على أنه "حدث ضغط زائد" - وهو ما يمكن سماعه والإحساس به.

قال بولسيفر عن الطفرة الصوتية التي انبعثت أثناء رحلة سبيس إكس التجريبية للرحلة الفضائية 5 عندما هبط المعزز فائق الثقل في منصة الإطلاق: "لقد أطلق ذلك إنذاراً في السيارة".

ومن وجهة نظر بولسيفر أثناء الرحلة - وهو ينظر من شاطئ بورت إيزابيل الصغير الذي يبعد حوالي 6 أميال (9.7 كيلومترات) عن منصة الإطلاق - فإن الضغط الزائد الذي اختبره بلغ حوالي 9 أرطال لكل قدم مربع، وهي وحدة ضغط تقيس قوة الموجة الصدمية الناتجة عن الطفرة الصوتية.

وقام جهاز مثبت على سطح منتجع مارغاريتافيل بيتش في جزيرة ساوث بادري، وهي وجهة سياحية شهيرة على الجانب الآخر من المياه من منشآت سبيس إكس، بقياس 11 رطلاً لكل قدم مربع.

وقال "بولسيفر": "يمكنك أن تتخيل دمبل يزن 10 أرطال، وتضعه على صدرك - هذا هو نوع التجربة التي نتحدث عنها".

المخاطر المحتملة

قال جي إن الباحثين والمنظمين يعملون على إجراء المزيد من التقييم للمخاطر التي قد تشكلها هذه الانفجارات الصوتية على المنطقة المحيطة.

وأضاف قائلاً: "في أي وقت يصدر فيه صوت حاد يتجاوز 140 ديسيبل فإن هناك خطر غير ضئيل من فقدان السمع".

وبلغت قوة الازدهار الصوتي الناتج عن إطلاق المركبة الفضائية في أكتوبر ما يصل إلى 146 ديسيبل في بعض المناطق.

وقال جي: "هذا يشبه أن تكون على بعد بضعة أقدام من طلق ناري دون حماية للسمع".

وأضاف أن مستويات الضغط والضوضاء التي سجلها باحثو بريغهام يونغ تشير إلى أن الطفرة الصوتية وصلت إلى مستويات في بعض المناطق التي أظهرت الأبحاث السابقة أنها قادرة على كسر النوافذ - خاصة القديمة أو التالفة أو ذات اللوح الواحد.

"هل الصوت مرتفع بما يكفي لهدم منزلك؟ لا لكنك بدأت تواجه خطر حدوث أضرار هيكلية".

وبشكل عام، أشار جي إلى أنه على الرغم من أن التهديد على الأشخاص والممتلكات صغير على الأرجح، إلا أن كيفية تأثير الانفجارات الصوتية على مجتمعات جنوب تكساس حول موقع إطلاق المركبة الفضائية لم تتضح بعد.

وقال إن هناك حاجة ماسة إلى مزيد من البيانات حول الطفرات الصوتية - وكيف يمكن أن تؤثر أنماط الطقس على تأثيرها.

وقال جي: "في الوقت الحالي، لدينا بشكل أساسي نقطة بيانات واحدة"، في إشارة إلى أن رحلة سبيس إكس التجريبية في أكتوبر/تشرين الأول لمركبة ستارشيب هي المحاولة الوحيدة الناجحة حتى الآن لإعادة معزز سوبر هيفي إلى الهبوط الأرضي.

ومع ذلك، قال "جي" إنه يتردد أحيانًا في مناقشة هذه القضايا بسبب الرفض. وقال إن المعجبين بالشركة اتهموه بمحاولة إبطاء سبيس إكس أو تصوير ستارشيب بصورة سيئة.

"هذا ليس هدفي. هدفنا هو توفير البيانات (حول الطفرات الصوتية في المركبة الفضائية) حتى نتمكن من إجراء محادثات عقلانية. فبدون البيانات، أنت مجرد تخمين". "كل شيء له مقايضة، وسأكون أول من يقول إن هذه دائمًا مناقشة دقيقة."

قرية بوكا تشيكا

قام باحثو بريغهام يونغ بجمع بياناتهم عبر أجهزة وُضعت على بعد يتراوح بين 6 و22 ميلاً (9.7 و35.4 كيلومتراً) من موقع الإطلاق.

ولكن هناك هياكل أقرب بكثير من منصة إطلاق المركبة الفضائية في موقع تطلق عليه شركة سبيس إكس اسم "ستاربايس". وقد أقرت شركة سبيس إكس في يوليو منشور على مدونتها بأن "التأثيرات الأقوى (من الانفجارات الصوتية) ستكون محلية" هناك.

تتكون منطقة Starbase إلى حد كبير من ملاجئ للحياة البرية وأراضٍ مملوكة ملكية خاصة لشركة SpaceX. وهناك أيضًا حي يسمى قرية بوكا تشيكا، وهو حي يقع على بعد أقل من ميلين (3.2 كيلومتر) من منصة الإطلاق. اشترت شركة سبيس إكس معظم المنازل في هذا الحي منذ سنوات.

ولكن لا يزال السكان من القطاع الخاص يمتلكون بعض العقارات على الأقل، وفقاً للسجلات العامة.

"(تطلب إدارة الطيران الفيدرالية) من شركة سبيس إكس الاحتفاظ بتأمين في حالة حدوث طفرة صوتية تؤدي إلى مطالبات بأضرار هيكلية"، وفقًا لتحديث رخصة الإطلاق الذي نشرته إدارة الطيران الفيدرالية في أكتوبر قبل هبوط أول معزز سوبر هيفي. "يمكن لمالكي العقارات الاتصال ب SpaceX مباشرةً لتقديم المطالبات والأدلة التي تدعم المطالبة بالأضرار."

خطر على الحياة البرية

لم تتناول الدراسة الأخيرة التأثير على الحياة البرية، لكن الأبحاث السابقة وثقت مجموعة من التأثيرات التي قد تحدثها الانفجارات الصوتية على الحيوانات الأليفة والحيوانات البرية.

وتشمل استجابات الفزع والإجهاد، مثل تلك التي وصفها بولسيفر التي شاهدها بالقرب من موقع إطلاق سبيس إكس في أكتوبر. "كانت الكلاب تنبح. ورأينا بعض الغزلان تركض في الأرجاء مذعورة نوعاً ما". "إنه أمر مذهل حقًا إذا كنت لا تعرف أنه يحدث."

وثقت إحدى الدراسات التي أجريت عام 1972 "الدوس والتحرك ورفع الرأس والتدافع والقفز والركض بين الحيوانات التي تعرضت للذبذبات الصوتية.

"تركض أنواع الطيور أحيانًا أو تطير أو تتزاحم. وتختلف ردود الأفعال من طفرة إلى أخرى ولا يمكن التنبؤ بها"، حسبما ذكرت الدراسة.

يمكن أن تختلف الاستجابات أيضًا بشكل كبير اعتمادًا على الأنواع، ولم يتضح بعد ما إذا كان للازدهار الصوتي تأثير طويل الأجل على الحياة البرية في المحميات المحيطة بموقع إطلاق المركبة الفضائية التابعة لشركة SpaceX.

قالت وكالة الأسماك والحياة البرية الأمريكية إنها لا تملك معدات رصد الازدهار الصوتي بالقرب من موقع إطلاق المركبة الفضائية في تكساس، لكن الوكالة تجمع بيانات حول الازدهار الصوتي المنبعث من صواريخ فالكون التي تطلق من فلوريدا وكاليفورنيا.

في هذه الولاية الأخيرة، كانت الطفرات الصوتية والضوضاء المرتبطة بعمليات إطلاق الصواريخ أحد الأسباب التي جعلت المسؤولين المحليين يقولون إنهم تحركوا للحد من عدد عمليات الإطلاق التي تنفذها شركة سبيس إكس في كاليفورنيا. وقد ردت الشركة بـ دعوى قضائية تزعم فيها أن لجنة الولاية المعنية بالأمر قد أظهرت "تمييزًا سياسيًا مكشوفًا".

تدابير التخفيف

تتصدر الطفرات الصوتية اهتمامات البعض في إدارة الطيران الفيدرالية أثناء تقييمها لطلب سبيس إكس للموافقة على طلب الشركة بتنفيذ ما يصل إلى 25 رحلة جوية لمركبة فضائية سنويًا من جنوب تكساس. (في الوقت الحالي، يُسمح للشركة بإطلاق ما يصل إلى خمس رحلات كحد أقصى).

كما قال الرئيس التنفيذي للعمليات في سبيس إكس غوين شوتويل إن الشركة تهدف إلى تنفيذ ما يصل إلى 400 رحلة ستارشيب في السنوات الأربع المقبلة.

وفي تصريح لشبكة سي إن إن، قالت إدارة الطيران الفيدرالية: "إذا خلص التقييم البيئي إلى أن مستويات الصوت سترتفع إلى مستوى الأهمية"، فإن ذلك سيدفع الوكالة إلى إصدار بيان بالأثر البيئي - وهي عملية تنظيمية طويلة من المؤكد أنها ستبطئ أهداف سبيس إكس الطموحة لتكثيف تطوير المركبة الفضائية.

ومن غير الواضح كيف سيتعامل ماسك مع إدارة الطيران الفيدرالية في دوره الجديد ضمن الفريق الانتقالي للرئيس المنتخب دونالد ترامب. وقد دعا الرئيس التنفيذي لشركة سبيس إكس إلى استقالة قيادة إدارة الطيران الفيدرالية، ووعد على نطاق أوسع بخفض اللوائح التنظيمية في دوره كرئيس مشارك في إدارة ترامب المقترحة لكفاءة الحكومة. (أعلن مدير إدارة الطيران الفيدرالية مايكل ويتاكر مؤخرًا أنه سيتنحى عن منصبه في يناير/كانون الثاني، مما يتيح الفرصة لترامب لتعيين رئيس جديد للوكالة).

من المقرر عقد خمسة اجتماعات للتعليق العام لمسودة التقييم البيئي لإدارة الطيران الفيدرالية بشأن المركبة الفضائية في يناير.

لم تشارك إدارة الطيران الفيدرالية في دراسة بريغهام يونغ حول ضوضاء إطلاق المركبة الفضائية.

ومع ذلك، صدرت تعليمات لسبيس إكس بـ "مراقبة مستويات الازدهار الصوتي لما يصل إلى ثلاث عمليات ناجحة مصرح بها تتضمن هبوط معزز سوبر هيفي"، وفقًا لبيان الوكالة المرسل عبر البريد الإلكتروني إلى سي إن إن، والشركة مطالبة "بتقديم بيانات المراقبة إلى إدارة الطيران الفيدرالية في غضون 15 يومًا من الإطلاق لمراجعتها مع تقارير أخرى بعد الإطلاق."

ومع ذلك، فإن إدارة الطيران الفيدرالية "لا تنظم مستوى صوت معين مع مشغل فضاء تجاري"، حسبما ذكرت الوكالة في بيانها.

ولكن إذا وجد بيان التأثير البيئي أن "مستويات الصوت (من إطلاق المركبة الفضائية) سترتفع إلى مستوى الأهمية" بحيث تشكل خطرًا على الممتلكات، "ستحدد إدارة الطيران الفيدرالية تدابير التخفيف، والتي يمكن لمقدم الطلب تنفيذها لتجنب الضرر أو تقليله أو التعويض عنه."

ومع ذلك، سيكون من الصعب التخفيف من الضوضاء التي تنبعث من معزز الصاروخ Super Heavy أثناء عودته للهبوط بسرعات تفوق سرعة الصوت.

ويجري حاليًا تطوير طائرات جديدة أسرع من الصوت مزودة بأجسام مصممة لتخفيف الازدهار الذي ينبعث منها، على أمل التعلم من درس طائرة الكونكورد الفاشلة.

لكن من المحتمل ألا يكون من الممكن إجراء تغييرات مماثلة في التصميم بالنسبة للصواريخ - حيث أن حجم المركبة وهيكلها مصممة بالفعل بعناية لتناسب المهمة الصعبة المتمثلة في الهروب من الجاذبية الأرضية، كما أشار سبارو، الباحث في مجال الطفرة الصوتية في ولاية بنسلفانيا.

وقال سبارو: "يمكنك وضع موقع الإطلاق على مسافة أبعد وأبعد من المناطق الصالحة للسكن". "ولكن هذا كل شيء" فيما يتعلق بتدابير التخفيف.

وصول المستقبل

من جانبها، حاولت شركة سبيس إكس حشد الدعم العام لـ"ستارشيب"، مؤكدة أن الصاروخ سيهدف إلى حمل أول إنسان إلى المريخ يوماً ما. وتعتزم ناسا أيضا استخدام ستارشيب لإعادة البشر إلى القمر لأول مرة منذ خمسة عقود.

وقد أشارت سبيس إكس إلى أنها تأمل في أن ترتبط الطفرة الصوتية بهذه الأهداف الطموحة في الوعي العام.

"وجاء في منشور على المدونة من الشركة: "تعلن الطفرات الصوتية عن عودة الصواريخ والمركبات الفضائية التي صُنعت لإعادة استخدامها. "مع ستارشيب، سوف تشير إلى وصول مستقبل سريع قابل لإعادة الاستخدام في رحلات الفضاء للسفر إلى مدار الأرض والقمر والمريخ وما وراءه."

وأضاف سبارو أنه - إذا لم تكن سبيس إكس تقوم بتطوير مركبة إطلاق ضخمة للسفر بين الكواكب - فإن شركة أخرى ستحاول القيام بذلك.

وقال: "لا أعتقد أن هذا خطأ سبيس إكس". "إذا لم يطوروا هذه التقنيات، بطريقة أو بأخرى، فإن شخصاً ما سيطور هذه التقنية في نهاية المطاف - وسيواجهون نفس المشاكل بالضبط."