人类首次将金属物体送上月球是在1959年9月13日。当时,苏联的“月球2号”探测器经过36小时的飞行后,按计划在月球正面的雨海与宁静海之间撞击着陆。此后,已有近70个航天器和废弃助推器在月球上软着陆或硬着陆,其中包括6艘载人飞船。
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本周,又有一块航天硬件即将加入这一行列:太空探索技术公司的一枚“猎鹰9号”火箭的上面级。在飞行19个月后,预计将于美国东部时间8月5日凌晨2时35分意外撞上月球。
这枚长230英尺的“猎鹰9号”火箭于2025年1月15日从佛罗里达州卡纳维拉尔角的肯尼迪航天中心39A发射台升空,携带了两艘前往月球的航天器。
其中一艘是得克萨斯州锡达帕克的萤火虫航天公司制造的“蓝色幽灵”着陆器。它在2025年3月2日成功着陆月球,成为首个完全成功的私人制造月球着陆器。另一艘是日本ispace公司制造的“坚韧”着陆器,因激光测距仪失效,于2025年6月5日坠毁在月球。
在任务初期,两艘飞船进入近地空间后,都依靠“猎鹰9号”上面级将其送往月球。按计划,这一级火箭在释放两艘月球着陆器后应无害脱离,但它未能如预期坠回,而是一直在太空中漂浮。
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为何这枚火箭上面级会撞上月球?通常,执行深空任务的“猎鹰9号”第二级会进入地球高椭圆轨道,最终在大气阻力下重返大气层并烧毁。但由于尚不完全清楚的原因,这一级火箭始终避开了大气层,继续沿着一条逐渐接近月球的轨道运行。
火箭撞月的历史如何?这并非第一次有废弃火箭级撞上月球表面。20世纪60年代和70年代阿波罗登月期间,土星5号火箭的空置第三级曾被有意引导撞向月球,以激发微弱月震,让此前登月任务留下的地震仪探测。
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分析已知质量和速度的物体撞击月球后的震动,有助于了解月球内部结构。1970年,阿波罗13号任务险些酿成灾难,指令长吉姆·洛弗尔在驾驶受损飞船绕月飞行时,得知这次撞击成功。他对地面说:“好吧,至少这次飞行中总算有一件事成功了。”
在地球上能看到这次撞月吗?对于“猎鹰9号”上面级而言,它的尺寸和速度是已知的。和所有液体燃料火箭一样,这一级火箭基本是中空结构,主要是一个巨大的燃料箱,一端装有发动机。相比同样大小的小行星等实心物体,它的质量要小得多。
即便如此,它仍重近45吨,飞行速度约为每小时5400英里。格雷计算称,以这样的体积和速度,撞击将释放相当于15000根炸药棒、也就是3吨炸药的能量,并产生可观的喷射羽流。
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格雷在“冥王星计划”网站上写道:“假设岩石以每秒100米的速度被炸出,也就是每小时224英里。在月球上,如果你是一块以这个速度向上飞出的岩石,你会上升约1分钟,达到3公里高空,然后再下落1分钟,重新回到月球表面。”
这意味着,人们可能通过望远镜,甚至双筒望远镜,从地球上观测到撞击闪光和喷射羽流。格雷写道:“撞击本身可能从地球上看不到,但喷射羽流也许可以。也可能会有意外情况出现;无论如何,值得一看。”
其他研究人员预测,这次事件可能更加壮观。发布在预印本网站arXiv上的一项研究利用计算机模型推测,喷射物形成的尖峰最高可达100公里,并从撞击点向横向扩散183公里。
撞击地点也会影响可见性。由于撞击点非常靠近月球西缘,撞击产生的明亮羽流可能会延伸到漆黑的太空背景中,形成鲜明的明暗对比。
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不过,这颗卫星不会在8月5日撞击发生时恰好处于观测位置。但它已于7月29日飞越撞击地点,并将在8月12日再次经过。前后两次飞越将提供对比图像,并可测量火箭级撞击后形成的陨坑。格雷预测,这个坑的直径将超过50英尺。
月球勘测轨道飞行器项目科学家布伦特·加里对太空网站表示:“撞击之后,我们也许会更清楚它的具体位置。大约一周后,我们可以进行进一步的定向观测。”
分析爆炸规模及其留下的撞击痕迹大小,能够为月球引力和地质物理研究提供有价值的数据。这也有助于回答未来宇航员安全方面的问题:月球探险者需要距离撞击点几十英里还是几百英里,才算安全。
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眼下,没有什么能阻止这场按时发生的撞击。67年来,火箭科学家一直在把月球当作撞击目标。随着多个国家都计划在2030年前实施载人登月,并通过无人货运任务为此提供支持,未来还会有多少废弃火箭级翻滚着坠向月球,谁也说不准。这个离我们最近、早已屡遭撞击的天体,今后还将承受更多冲击。
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