3月4日,一個重達四公噸的廢棄火箭級將以一種絢麗的方式結束其7.5年的太空不受控飛行:它將以每小時約9,300公里的速度撞擊月球背面,靠近直徑570公里的赫茨普龍環形山,並形成一個屬於它自己的小型隕石坑。地球對於從天而降的太空垃圾並不陌生,其中大部分在大氣層中燒燬或濺落到海洋中。但是,人類的大量垃圾將要散落在月球上的想法已經在全球範圍內引起了不安。
那麼我們應該如何看待這次迫在眉睫的撞擊呢?我們應該對人類的魯莽行為感到絕望,還是至少在表達不滿時瘋狂地比劃手勢?與他的許多同事一樣,布法羅大學的太空碎片專家約翰·克拉西迪斯選擇聳聳肩。“這沒什麼大不了的,”他說。
首先,這枚火箭的墜毀不會擾亂地球的雪白衛星。正如其佈滿隕石坑的表面所證實的那樣,我們的天然衛星可以擺脫各種巨大的衝擊。“別擔心,月球仍然會在那裡,”克拉西迪斯說。
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但是,將難看的垃圾散落在我們原始的月球夥伴上又怎麼樣呢?事實證明,這枚火箭將加入已經散落在月球表面的許多其他太空碎片堆。“這枚火箭,現在,我認為不是什麼大問題,”澳大利亞弗林德斯大學的太空考古學家愛麗絲·戈爾曼說。先例表明,我們不應擔心——至少目前還不用擔心。
對於這次迫在眉睫的撞擊,唯一合法的擔憂是它預示著我們未來的什麼。美國、中國、俄羅斯和其他國家正越來越多地將月球視為人類的第一個外星前哨。“我們希望我們能回去常住,”亞利桑那大學 空間態勢感知實驗室的聯合負責人維什努·雷迪說。“而且你不希望東西在人們居住的地方下雨。”
再見,隕石坑
這枚火箭級的月球碰撞軌道於1月份被曝光,這主要歸功於比爾·格雷的工作,他是一位天文學家,也是Project Pluto的幕後人物,Project Pluto是一系列用於跟蹤在地球附近快速移動的物體的流行程式。然而,火箭最初是如何到達那裡的,則不太清楚。格雷最初將其識別為屬於SpaceX,這是2015年將美國國家海洋和大氣管理局的深空氣候觀測站衛星送入太空的發射的殘餘物。
但這顯然是一個認錯身份的案例。格雷隨後對火箭級軌跡及其旅程時間的重新檢查強烈表明它可能屬於中國:它很可能是2014年嫦娥五號T1任務發射期間使用的火箭助推器,這是中國嫦娥五號樣本返回任務(於2020年發射)的試驗。其他天文學家也同意格雷的修訂結論,亞利桑那大學的雷迪和他的學生也同意,他們用望遠鏡觀察該物體以識別其各種特徵,這些特徵看起來像是你在中國太空火箭上會發現的特徵。
也許另一個情節轉折將揭示這枚火箭屬於另一個國家或公司;也許不是。無論如何,“我們相信牛頓定律,”哈佛-史密森 天體物理中心的 天文學家喬納森·麥克道爾說。無論其起源如何,該物體仍將於3月4日撞擊月球。
當它撞擊時,它將加入一長串前輩的行列。“過去有很多東西撞擊過月球,”戈爾曼說。阿波羅登月可能是最著名的月球探險,但人類與月球的第一次直接接觸遠沒有那麼優雅:蘇聯在1959年有意將月球2號(一個裝滿宣傳旗幟的無人太空探測器)撞向月球。
製造月震
從那時起,月球就遭受了各種人為衝擊。在阿波羅時代,幾枚土星5號火箭的部分部件被故意扔向月球,以產生宇航員放置在那裡的地震實驗可探測到的月震。2009年,美國國家航空航天局專門設計用於射擊月球的任務正是如此:月球隕石坑觀測和感測衛星(或LCROSS)將其廢棄火箭投入月球南極,將一團岩石和水冰羽流炸入太空,科學家們從遠處對其進行了研究。
不僅僅是火箭部件將月球作為它們的最終安息地。幾艘完整的航天器也擁有月球墳墓。有些是故意的:近年來,日本和美國國家航空航天局的一些探測器在完成任務後,被引導撞擊月球。其他的是意外的:以色列的創世紀號航天器本應在2019年降落在月球上,但故障導致它反而意外地撞擊了月球。
儘管月球長期以來遭受轟擊,但月球的某些部分比其他部分更受珍視,因此也更脆弱。例如,如果一塊流浪的太空碎片撞擊了阿波羅11號的寧靜基地著陸點,那裡是人類首次踏上另一個世界的地方,會怎麼樣?值得慶幸的是,這種事件發生的機率非常渺茫,而最近這次撞擊器沒有消除太空歷史一部分的風險:它將落在月球背面,那裡幾乎沒有任何表面探測發生。
雖然對於太空歷史來說,這次背面撞擊是個好訊息,但對於那些可能希望用望遠鏡窺探它及其類似 LCROSS 羽流的科學家來說,這並不理想。地球觀測者並不是唯一沒有前排座位的人:在可能的撞擊地點附近不會有任何科學儀器可以記錄碰撞期間的任何資料。在某個時候,美國國家航空航天局的月球勘測軌道飛行器 (LRO) 將從頭頂掠過,尋找明顯的隕石坑,但即使那樣也不會產生多少有意義的啟示。
火箭雨
對於那些仍在努力尋找理由關心的人來說,只剩下對這次事件對未來幾年和幾十年月球探測意味著什麼的擔憂。戈爾曼說,首先,關於火箭級身份的來回爭論“突顯了缺乏全面的月球碎片跟蹤系統”。
格雷等天文學家正在進行大部分偵探工作,而不是像美國太空部隊這樣的政府機構,後者確實跟蹤地球軌道域中的物體。這是因為超出地球靜止衛星範圍的碎片目前對大多數國家來說並不重要。“一旦它超過 50,000 公里,太空部隊的興趣就開始下降。當它到達 100,000 公里時,基本上就什麼都沒有了,”麥克道爾說。
這種缺乏興趣的部分原因是跟蹤深空碎片的難度。“這真的很有挑戰性,”雷迪說,無論你使用雷達還是光學跟蹤方法。“物體更遠,它們更小,它們更微弱。你必須擔心月球這個巨大的反射器。”他補充說,現在這不是問題,“但在未來八到十年內,我們可能會有至少 50 個 [月球] 任務。”屆時將有幾艘太空探測器在軌道上執行,也可能有宇航員、航天員和太空人,他們可能在前往月球表面的航天器上,甚至可能居住在美國國家航空航天局提議的月球門戶等空間站中。
最終,將會有足夠多的人造漂浮物漂浮在月球周圍或附近,以至於兩個物體可能會在那裡相互碰撞。就在去年 10 月,印度的月球探測器 2 號軌道飛行器不得不躲避美國國家航空航天局的 LRO。“我們在近地軌道上一直進行機動。你會認為我們不必在月球周圍做一次,”克拉西迪斯說。
月球軌道任務即將激增意味著月球表面也將變得更加擁擠,各種擬議的月球基地、科學前哨站和採礦場林立。不幸的是,“沒有空氣的月球無法像地球那樣保護自己免受來襲碎片的侵害,在地球上,大多數物體在重返大氣層時都會燒燬,”中佛羅里達大學的行星科學家漢娜·薩金特說。機率將長期保持在較低水平,但有一天,一塊墜落的太空垃圾可能會壓扁一些月球探險者。即使所有墜落的垃圾都錯過了脆弱的地面站點,軌道上的資產也可能遭到致命的反擊:從這種撞擊中噴射到太空中的卵石和塵埃可能會彈射甚至射穿各種航天器。“這就像你發射一枚亞軌道導彈:月球卵石作為月球反衛星武器,”麥克道爾說。
考慮到所有這些,“我們有理由關注什麼是什麼,在哪裡,”雷迪說——不是為了解決現在存在的問題,而是為了減輕未來可能存在的問題。雷迪和他在亞利桑那大學的同事已經在工作了:他們剛剛獲得美國空軍授予的 750 萬美元,用於建立和維護近月物體目錄,併為即將到來的任務提供碎片躲避支援。雷迪說,這個原型框架是“軍隊在問題變得更大時可以在某個時候接管的東西”。
然而,月球的太空垃圾問題開始接近我們星球自身軌道領域正在發生的悲劇,還需要相當長的時間。“即使在幾十年後,我認為它也不會像現在近地軌道的太空垃圾問題那麼嚴重,”麥克道爾說。但這並不意味著我們應該忽視問題本身——因為誰想把地球的問題帶到月球上呢?
“我們不妨說,‘好吧,這次我們要稍微超前思考一下,’”格雷說。
