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可能是中国的!3月4日撞击月球的航天器,或与嫦娥五号T1有关

从2022年1月21日开始,网上就一直在热炒一个即将发生的事件,SpaceX在2015年为NOAA发射的、定位于拉格朗日L1点的DSCOVR观测卫星的第三级火箭:被标识为WE0913A物体,将于3月4日坠毁月球撞击点位于月球背面的Hertzsprung陨石坑附近。

不过在2月12日时,这个即将撞击月球的WE0913A已经被修改了标识,此前可能搞错了,最新识别为中国嫦娥五号火箭上面级。

WE0913A:究竟是什么来头

美国天文学家比尔・格雷(Bill Gray)在1月21发布消息称,经过他的观测以及轨道计算后认为,SpaceX 公司“猎鹰9号”(Falcon 9)遗留在太空中的助推器将于今年3月初撞击月球背面的赤道附近。

比尔声称,自2015年2月DSCOVR观测卫星发射后,“猎鹰9号”火箭的第三级由于“缺乏摆脱地月系统引力的能量”,火箭第三级的运动轨迹始终处于“混乱的”状态。在今年1月中的一次与月球轨道交汇时受到月球引力影响改变了目前的运行轨道。预计该物体将于3月4日以5770英里/小时(约2.58公里/秒)的速度撞上月球背面。

1月1日到3月4日撞击天体的路径:绿色表示月球的轨道;地球是中心的红色圆圈,黑色为WE0913A轨迹

但在2月12日的最新信息中,比尔称之前的判断有误,认为2015年的DSCOVR观测卫星发射时,猎鹰九号的上面级并没有靠近月球位置,而是在比较远的距离上通过了月球轨道,因此上面级坠毁月球的可能性很低。

不过在比尔认为这个WE0913A很可能是2014年10月份中国执行嫦娥五号T1任务的长征三号C上面级,因为T1任务是嫦娥五号采样返回的轨道预演,因此发射T1的上面级轨迹是能到达月球的轨道附近的,但由于其并没有进入月球轨道,也并未减速,因此这个上面级仍然绕着地球为中心的极椭圆轨道上运行,它的特征与WE0913A的相似度更高。

当然比尔・格雷仍然不能100%确认究竟是哪个航天器,这个准确识别确实是一个难题,但比尔认为“即将于2022年3月4日12:25 UTC撞击月球的物体是嫦娥5-T1火箭级的概率很高”

为何上面级火箭还会在轨道上?

可能各位朋友最想不明白的一个事情是为何任务早已执行完毕,三级火箭或者上面级还留在轨道上?其实这是一个必然发生的事情,尽管有办法让其坠回地球,但却没有一个国家愿意这样做,道理很简单,谁都不愿意在这上面再花钱。

原因是这样的,火箭运送一颗卫星上太空,根据牛顿的万有引力公式可以推算出第一宇宙速度是7.9千米/秒,假如将其送到400千米轨道的话,这个速度会低一些,但差不多也要7.8千米/秒左右。

火箭送卫星上天,然后在分离时火箭的速度达到7.8千米/秒,那么请问三级火箭速度是不是也要7.8千米/秒?既然卫星以这个速度就能停留在轨道上,为什么三级火箭就不行?因此三级火箭也会在这个轨道上停留很久,没错,这就是太空垃圾之一。

卫星和三级火箭最终无法共轨的原因有几个,一个是三级火箭体积太大,阻力很大(稀薄大气分子),掉高度很快,因此不久后就会坠入大气层,另一个则是有的卫星有轨道维持发动机甚至变轨发动机,它还能持续推高轨道,那么两者就会分道扬镳了。

另一种则高轨卫星,在和三级火箭脱离后,还会用上面级送往更高的轨道,三级火箭的轨道近地点在200千米左右,未来很快就会坠毁,但上面级由于要继续“摆渡”,它的近地点轨道很高,因此有可能会长期留在轨道上,为什么不将其拉回大气层?原因很简单,控制三级火箭坠毁需要额外的燃料与发动机,这会大大增加发射成本,不过现在已经有在做一些积极的尝试。

中国的嫦娥五号T1发射时目标是月球轨道,因此T1飞行器与第三级分离时有两个飞行物,一个是T1飞行器,它的远地点是月球轨道,并且将受控减速进入月球轨道。另一个则是三级火箭,它的速度与T1相差无几,但要略低一点,并且没有轨道修正与减速,它将完美错过月球。

当然月球转移轨道并不能超过地球的逃逸速度,而且三级火箭的速度还是会略低一点点,最终三级火箭的远地点在月球轨道附近,但近地点会在地球附近。如果没有人打扰的话它将一直这样运行下去。

LRO的轨迹动画,蓝色:地球,紫色:探测器;黄色:月球

以比尔・格雷的推测从理论上来看是成立的,因为它某次的远地点刚好通过月球附近,并且受其引力影响,那么轨道会有一丢丢改变,结果将导致它可能与3月4日撞上月球。

WE0913A撞击月球:会影响嫦娥四号吗?

比尔・格雷认为WE0913A将会撞击月球背面,而我国嫦娥四号就在月球背面工作,位置就在月球背面南极的艾肯特盆地冯卡门撞击坑内,具体坐标是月球南纬:45.47084°S 东经:177.60563°E。

从2019年1月3日着陆以来,已经工作了大约3年左右,刚前不久的1月份玉兔二号还去查看了一个疑似一座方形小屋的究竟,结果只是一大块石头,光影效果看起来像是一个方形小屋。

WE0913A的撞击会影响嫦娥四号吗?

比尔・格雷也给出了准确的撞击点,位于Hertzsprung陨石坑附近,准确坐标是月球北纬:5.18°,东经:233.55°,熟悉经纬度的朋友一定已经知道了,这里距离冯卡门撞击坑至少也有半个月球的距离。

所以各位不必担心嫦娥四号会被影响,这个撞击可能会在月球上留下一个直径约20米的人造陨石坑。

有图中部是Hertzsprung撞击坑,有图下部是冯卡门撞击坑,估计得上千公里。