Высоколетные эксперименты демонстрируют потенциал баллонного детектирования инфразвука

Эксперименты, проведенные на большой высоте в небе над Нью-Мексико, показали, что датчики на воздушных шарах могут быть полезны для обнаружения инфразвуковых сигналов, генерируемых небольшими внеземными объектами при входе в атмосферу Земли. Эти результаты были представлены на ежегодном собрании Сейсмологического общества Америки (SSA) в 2017 году.

Инфразвук — это звуковые волны с частотой ниже предела слышимости человека. Такие сигналы могут распространяться на большие расстояния без значительного затухания, что делает их полезными для определения местоположения и масштаба событий, таких как ядерные взрывы, падения метеоритов, извержения вулканов и иногда разрывы при землетрясениях. Однако наземные датчики могут "захлебываться" от шума ветра. Поэтому исследователи, включая Элиота Янга из Юго-Западного исследовательского института и Дэниела Боумена из Национальных лабораторий Сандия, ищут более тихие места для размещения сенсоров — на высотных аэростатах.

«Воздушные шары хороши для этого, потому что они дрейфуют в поле ветра, что устраняет ветровой шум, который вы получаете с наземным датчиком, — объясняет Янг. — Температура атмосферы Земли также такова, что создает инфразвуковой волновод — область в стратосфере, где энергия инфразвука концентрируется и не рассеивается обычным способом».

Для проверки чувствительности баллонных детекторов исследователи организовали три крупных наземных взрыва (эквивалентных примерно 2400 фунтам тротила), в то время как инфразвуковые сенсоры находились на аэростате на высоте 35 километров. Летающие датчики смогли зафиксировать все три взрыва на этом удалении по высоте и на боковом расстоянии от эпицентра около 350-400 километров. Это означает, что сенсоры «чувствительны к объектам размером примерно с шары для боулинга, входящим и взрывающимся в атмосфере Земли».

Создание сенсора, способного улавливать такие слабые сигналы, было серьезной задачей. Амплитуда волн, которые нужно было измерить, составляла около 0,06 паскалей, в то время как обычные изменения давления (например, при поднятии руки) составляют около 3 паскалей. Это осложняло калибровку на земле — даже шум от компрессора холодильника, в который помещали установку для изоляции, создавал помехи.

В ходе эксперимента Боумен также запустил меньший солнечный аэростат на меньшей высоте — около 15 километров. Он смог зафиксировать один из взрывов, причем амплитуда инфразвукового сигнала была примерно в пять раз сильнее, чем у высоколетящего шара. «Похоже, что на меньшей высоте вы получаете преимущество в виде отсутствия фонового ветрового шума, но при этом не имеете недостатка в виде слишком низкого давления, которое ослабляет сигналы», — отмечает Янг.