迫在眉睫的火箭撞击预报为未来月球探测带来麻烦

虽然3月4日太空垃圾的撞击可能无害,但此类事件可能很快变得更加频繁且危险

Nighttime Rocket launch

2014年10月23日,中国的嫦娥五号T1月球任务在西昌卫星发射中心由长征三号丙火箭发射升空。该火箭的上级很可能是将于2022年3月4日撞击地球月球的物体。

3月4日,一个重达四公吨的废弃火箭级将以一种绚丽的方式结束其7.5年的太空不受控飞行:它将以每小时约9,300公里的速度撞击月球背面,靠近直径570公里的赫茨普龙环形山,并形成一个属于它自己的小型陨石坑。地球对于从天而降的太空垃圾并不陌生,其中大部分在大气层中烧毁或溅落到海洋中。但是,人类的大量垃圾将要散落在月球上的想法已经在全球范围内引起了不安。

那么我们应该如何看待这次迫在眉睫的撞击呢?我们应该对人类的鲁莽行为感到绝望,还是至少在表达不满时疯狂地比划手势?与他的许多同事一样,布法罗大学的太空碎片专家约翰·克拉西迪斯选择耸耸肩。“这没什么大不了的,”他说。

首先,这枚火箭的坠毁不会扰乱地球的雪白卫星。正如其布满陨石坑的表面所证实的那样,我们的天然卫星可以摆脱各种巨大的冲击。“别担心,月球仍然会在那里,”克拉西迪斯说。


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但是,将难看的垃圾散落在我们原始的月球伙伴上又怎么样呢?事实证明,这枚火箭将加入已经散落在月球表面的许多其他太空碎片堆。“这枚火箭,现在,我认为不是什么大问题,”澳大利亚弗林德斯大学的太空考古学家爱丽丝·戈尔曼说。先例表明,我们不应担心——至少目前还不用担心。

对于这次迫在眉睫的撞击,唯一合法的担忧是它预示着我们未来的什么。美国、中国、俄罗斯和其他国家正越来越多地将月球视为人类的第一个外星前哨。“我们希望我们能回去常住,”亚利桑那大学 空间态势感知实验室的联合负责人维什努·雷迪说。“而且你不希望东西在人们居住的地方下雨。”

再见,陨石坑

这枚火箭级的月球碰撞轨道于1月份被曝光,这主要归功于比尔·格雷的工作,他是一位天文学家,也是Project Pluto的幕后人物,Project Pluto是一系列用于跟踪在地球附近快速移动的物体的流行程序。然而,火箭最初是如何到达那里的,则不太清楚。格雷最初将其识别为属于SpaceX,这是2015年将美国国家海洋和大气管理局的深空气候观测站卫星送入太空的发射的残余物。

但这显然是一个认错身份的案例。格雷随后对火箭级轨迹及其旅程时间的重新检查强烈表明它可能属于中国:它很可能是2014年嫦娥五号T1任务发射期间使用的火箭助推器,这是中国嫦娥五号样本返回任务(于2020年发射)的试验。其他天文学家也同意格雷的修订结论,亚利桑那大学的雷迪和他的学生也同意,他们用望远镜观察该物体以识别其各种特征,这些特征看起来像是你在中国太空火箭上会发现的特征。

也许另一个情节转折将揭示这枚火箭属于另一个国家或公司;也许不是。无论如何,“我们相信牛顿定律,”哈佛-史密森 天体物理中心的 天文学家乔纳森·麦克道尔说。无论其起源如何,该物体仍将于3月4日撞击月球。

当它撞击时,它将加入一长串前辈的行列。“过去有很多东西撞击过月球,”戈尔曼说。阿波罗登月可能是最著名的月球探险,但人类与月球的第一次直接接触远没有那么优雅:苏联在1959年有意将月球2号(一个装满宣传旗帜的无人太空探测器)撞向月球。

制造月震

从那时起,月球就遭受了各种人为冲击。在阿波罗时代,几枚土星5号火箭的部分部件被故意扔向月球,以产生宇航员放置在那里的地震实验可探测到的月震。2009年,美国国家航空航天局专门设计用于射击月球的任务正是如此:月球陨石坑观测和传感卫星(或LCROSS)将其废弃火箭投入月球南极,将一团岩石和水冰羽流炸入太空,科学家们从远处对其进行了研究。

不仅仅是火箭部件将月球作为它们的最终安息地。几艘完整的航天器也拥有月球坟墓。有些是故意的:近年来,日本和美国国家航空航天局的一些探测器在完成任务后,被引导撞击月球。其他的是意外的:以色列的创世纪号航天器本应在2019年降落在月球上,但故障导致它反而意外地撞击了月球。

尽管月球长期以来遭受轰击,但月球的某些部分比其他部分更受珍视,因此也更脆弱。例如,如果一块流浪的太空碎片撞击了阿波罗11号的宁静基地着陆点,那里是人类首次踏上另一个世界的地方,会怎么样?值得庆幸的是,这种事件发生的几率非常渺茫,而最近这次撞击器没有消除太空历史一部分的风险:它将落在月球背面,那里几乎没有任何表面探测发生。

虽然对于太空历史来说,这次背面撞击是个好消息,但对于那些可能希望用望远镜窥探它及其类似 LCROSS 羽流的科学家来说,这并不理想。地球观测者并不是唯一没有前排座位的人:在可能的撞击地点附近不会有任何科学仪器可以记录碰撞期间的任何数据。在某个时候,美国国家航空航天局的月球勘测轨道飞行器 (LRO) 将从头顶掠过,寻找明显的陨石坑,但即使那样也不会产生多少有意义的启示。

火箭雨

对于那些仍在努力寻找理由关心的人来说,只剩下对这次事件对未来几年和几十年月球探测意味着什么的担忧。戈尔曼说,首先,关于火箭级身份的来回争论“突显了缺乏全面的月球碎片跟踪系统”。

格雷等天文学家正在进行大部分侦探工作,而不是像美国太空部队这样的政府机构,后者确实跟踪地球轨道域中的物体。这是因为超出地球静止卫星范围的碎片目前对大多数国家来说并不重要。“一旦它超过 50,000 公里,太空部队的兴趣就开始下降。当它到达 100,000 公里时,基本上就什么都没有了,”麦克道尔说。

这种缺乏兴趣的部分原因是跟踪深空碎片的难度。“这真的很有挑战性,”雷迪说,无论你使用雷达还是光学跟踪方法。“物体更远,它们更小,它们更微弱。你必须担心月球这个巨大的反射器。”他补充说,现在这不是问题,“但在未来八到十年内,我们可能会有至少 50 个 [月球] 任务。”届时将有几艘太空探测器在轨道上运行,也可能有宇航员、航天员和太空人,他们可能在前往月球表面的航天器上,甚至可能居住在美国国家航空航天局提议的月球门户等空间站中。

最终,将会有足够多的人造漂浮物漂浮在月球周围或附近,以至于两个物体可能会在那里相互碰撞。就在去年 10 月,印度的月球探测器 2 号轨道飞行器不得不躲避美国国家航空航天局的 LRO。“我们在近地轨道上一直进行机动。你会认为我们不必在月球周围做一次,”克拉西迪斯说。

月球轨道任务即将激增意味着月球表面也将变得更加拥挤,各种拟议的月球基地、科学前哨站和采矿场林立。不幸的是,“没有空气的月球无法像地球那样保护自己免受来袭碎片的侵害,在地球上,大多数物体在重返大气层时都会烧毁,”中佛罗里达大学的行星科学家汉娜·萨金特说。几率将长期保持在较低水平,但有一天,一块坠落的太空垃圾可能会压扁一些月球探险者。即使所有坠落的垃圾都错过了脆弱的地面站点,轨道上的资产也可能遭到致命的反击:从这种撞击中喷射到太空中的卵石和尘埃可能会弹射甚至射穿各种航天器。“这就像你发射一枚亚轨道导弹:月球卵石作为月球反卫星武器,”麦克道尔说。

考虑到所有这些,“我们有理由关注什么是什麽,在哪里,”雷迪说——不是为了解决现在存在的问题,而是为了减轻未来可能存在的问题。雷迪和他在亚利桑那大学的同事已经在工作了:他们刚刚获得美国空军授予的 750 万美元,用于创建和维护近月物体目录,并为即将到来的任务提供碎片躲避支持。雷迪说,这个原型框架是“军队在问题变得更大时可以在某个时候接管的东西”。

然而,月球的太空垃圾问题开始接近我们星球自身轨道领域正在发生的悲剧,还需要相当长的时间。“即使在几十年后,我认为它也不会像现在近地轨道的太空垃圾问题那么严重,”麦克道尔说。但这并不意味着我们应该忽视问题本身——因为谁想把地球的问题带到月球上呢?

“我们不妨说,‘好吧,这次我们要稍微超前思考一下,’”格雷说。

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