Le bruit des moteurs de la Saturne V

Le décollage d’une Saturne V générait l’un des bruits (ou plutôt une onde de choc) les plus puissants au monde, qu’il soit naturel ou généré par l’Homme, d’après les études du Lamont Geological Observatory [désormais Lamont-Doherty Earth Observatory (LDEO)] qui est un laboratoire de recherche en sciences de la Terre de l’université Columbia situé à Palisades, dans l’État de New York. Le physicien William Donn (1918-1987) a calculé en 1967 que seule une explosion nucléaire génère un « bruit » d’origine humaine plus puissant.  Quant aux bruits naturels ce sont l’éruption du Tambora en 1815 qui a généré un « bruit » estimé à 320 dB SPL (Sound Pression Level ou Niveau de Pression Acoustique), et l’explosion de Tunguska survenue en Sibérie le 30 juin 1908, à 310 dB SPL, qui surclassent celui de la Saturne V. (Parmi les phénomènes naturels terrestres référencés dans l’époque Historique).

Le bruit de la navette spatiale au décollage était de 190 DB SPL au niveau des moteurs. Au-delà de 194 dB SPL on ne parle plus de pression acoustique mais d’onde de choc !

Au niveau des moteurs F1 le bruit maximal mesuré est de 214,5 dB SPL au Centre Spatial Kennedy, pour la version du F1 générant une poussée de 709 tonnes (6,95 MN) au niveau de la mer. Le bruit enregistré lors des premiers tests statiques sur le banc d’essai B-2 de la Mississippi Test Facility (Centre Spatial Stennis depuis 1988) est de 204 dB SPL (première version du F1 de 690 tonnes de poussée (6,77 MN) ce qui constitue encore un record à ce jour !

La NASA indique également une valeur de 91 dB à 9 384 mètres (5,8 miles) du pas de tir, ce qui donnerait 182 dB au niveau des moteurs, puisque le nombre de décibels SPL décroit avec la distance, ainsi chaque fois que l’on double la distance en champ libre (sans obstacle) on retire 6dB (Dans une atmosphère homogène isentropique). 182 dB est une valeur théorique qu’il faudrait pouvoir corréler avec la pression atmosphérique, la vitesse et le sens du vent, le degré d’hygrométrie etc., à l’instant où la mesure a été enregistrée… Ainsi par exemple les sons se propageant plus loin par temps humide que par temps sec.

Des sources externes à la NASA indiquent même la valeur de 220 dB SPL… Pour l’instant je garde la valeur maximale NASA de 214,5 dB SPL.  Je rappelle que lorsque le niveau de bruit augmente de 3 décibels, la dose de bruit reçue par l’oreille double !

Une onde de choc équivalente à cette valeur entraine une hausse de température qui fait fondre le béton et enflamme de l’herbe à environ 1,5 km de distance. Aussi, lors du décollage il est impératif d’atténuer ces ondes sonores en inondant continuellement le pas de tir avec d’énormes quantités d’eau ; la « réverbération » de ces dernières détruirait la base du lanceur, 190 000 litres d’eau étaient déversés sur le pas de tir chaque minute (contre 3 400 000 litres par minute pour la navette, 18 fois plus, car la charge utile et les astronautes étaient plus proches du sol et l’engin beaucoup plus « trapu »)

  • A 20 mètres des moteurs un observateur serait soumis à 177 dB SPL, soit l’équivalent de l’explosion d’environ 500 g de TNT à 5 mètres de distance, une onde de choc de plus de 160 km/h vous heurte, la mort instantanée assurée…
  • A 100 mètres les 163,5 dB SPL vous empêchent de respirer, vos tympans « explosent », vous n’y voyez rien, vos organes internes sont compressés, vous ne pouvez pas déglutir à cause des vibrations…  C’est la mort en quelques minutes.
  • Entre 500 mètres et 1 km, (entre 150 dB et 145 dB SPL), vos tympans sont perforés, votre thorax compressé, vous avez du mal à déglutir, votre vision est brouillée… Vous avez de grandes chances de garder de très graves séquelles d’une telle expérience !
  • A 2 km et ses 137 dB SPL vos oreilles sont toujours gravement endommagées, lorsque l’onde de choc vous atteint, vous avez l’impression d’être plaqué au sol par un joueur de rugby… Hormis vos oreilles, votre corps ne subit pas de dommages permanents.
  • A 5 250 mètres qui est la distance entre le complexe de lancement 39 et le VAB ou le LCC, le bruit est de 128 dB SPL ! c’est comme si vous mettiez votre tête dans une corne de brume de paquebot ou dans l’avertisseur sonore d’un train.
  • A quelque 6 km, où se trouve l’emplacement d’où le public peut voir le décollage, le niveau de bruit s’élève encore à 127 dB SPL.   Le premier vol de la Saturne V

Le lancement où le bruit, ou du moins son ressenti, a été le plus « assourdissant » fut celui d’Apollo 12 en raison d’un plafond très bas, certaines ondes sonores ont été réverbérées ou « rétrodiffusées » par les couches nuageuses de températures différentes. Notamment les infrasons qui peuvent entrer en résonnance avec certains organes digestifs, cardio-vasculaires, respiratoires, et les globes oculaires…

Lors des premiers tests des cinq moteurs F1, la NASA a enregistré 160 plaintes de « riverains »…  Il y avait pourtant une « zone tampon acoustique » circulaire de 506 km2…

Tout cela pour dire que la NASA a bien évidemment dû tenir compte de ces facteurs pour déterminer l’emplacement des pas de tir par rapport aux structures et bâtiments du centre Spatial Kennedy, et surtout la distance à laquelle les médias, les spectateurs, peuvent assister aux lancements sans protection particulière ! La valeur retenue pour cette étude est de 210 dB SPL au niveau des moteurs !

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