可能是中國的!3月4日撞擊月球的航天器,或與嫦娥五號T1有關

從2022年1月21日開始,網上就一直在熱炒一個即將發生的事件,SpaceX在2015年為NOAA發射的、定位于拉格朗日L1點的DSCOVR觀測衛星的第三級火箭:被標識為WE0913A物體,將于3月4日墜毀月球,撞擊點位于月球背面的Hertzsprung隕石坑附近。

不過在2月12日時,這個即將撞擊月球的WE0913A已經被修改了標識,此前可能搞錯了,最新識別為中國的嫦娥五號火箭上面級。

WE0913A:究竟是什麼來頭

美國天文學家比爾·格雷(Bill Gray)在1月21發佈消息稱,經過他的觀測以及軌道計算後認為,SpaceX 公司「獵鷹9號」(Falcon 9)遺留在太空中的助推器將于今年3月初撞擊月球背面的赤道附近。

比爾聲稱,自2015年2月DSCOVR觀測衛星發射後,「獵鷹9號」火箭的第三級由于「缺乏擺脫地月系統引力的能量」,火箭第三級的運動軌跡始終處于「混亂的」狀態。在今年1月中的一次與月球軌道交匯時受到月球引力影響改變了目前的運行軌道。預計該物體將于3月4日以5770英里/小時(約2.58公里/秒)的速度撞上月球背面。

1月1日到3月4日撞擊天體的路徑:綠色表示月球的軌道;地球是中心的紅色圓圈,黑色為WE0913A軌跡

但在2月12日的最新資訊中,比爾稱之前的判斷有誤,認為2015年的DSCOVR觀測衛星發射時,獵鷹九號的上面級並沒有靠近月球位置,而是在比較遠的距離上通過了月球軌道,因此上面級墜毀月球的可能性很低。

不過在比爾認為這個WE0913A很可能是2014年10月份中國執行嫦娥五號T1任務的長征三號C上面級,因為T1任務是嫦娥五號採樣返回的軌道預演,因此發射T1的上面級軌跡是能到達月球的軌道附近的,但由于其並沒有進入月球軌道,也並未減速,因此這個上面級仍然繞著地球為中心的極橢圓軌道上運行,它的特徵與WE0913A的相似度更高。

當然比爾·格雷仍然不能100%確認究竟是哪個航天器,這個準確識別確實是一個難題,但比爾認為「即將于2022年3月4日12:25 UTC撞擊月球的物體是嫦娥5-T1火箭級的機率很高」

為何上面級火箭還會在軌道上?

可能各位朋友最想不明白的一個事情是為何任務早已執行完畢,三級火箭或者上面級還留在軌道上?其實這是一個必然發生的事情,儘管有辦法讓其墜回地球,但卻沒有一個國家願意這樣做,道理很簡單,誰都不願意在這上面再花錢。

原因是這樣的,火箭運送一顆衛星上太空,根據牛頓的萬有引力公式可以推算出第一宇宙速度是7.9千米/秒,假如將其送到400千米軌道的話,這個速度會低一些,但差不多也要7.8千米/秒左右。

火箭送衛星上天,然後在分離時火箭的速度達到7.8千米/秒,那麼請問三級火箭速度是不是也要7.8千米/秒?既然衛星以這個速度就能停留在軌道上,為什麼三級火箭就不行?因此三級火箭也會在這個軌道上停留很久,沒錯,這就是太空垃圾之一。

衛星和三級火箭最終無法共軌的原因有幾個,一個是三級火箭體積太大,阻力很大(稀薄大氣分子),掉高度很快,因此不久後就會墜入大氣層,另一個則是有的衛星有軌道維持發動機甚至變軌發動機,它還能持續推高軌道,那麼兩者就會分道揚鑣了。

另一種則高軌衛星,在和三級火箭脫離後,還會用上面級送往更高的軌道,三級火箭的軌道近地點在200千米左右,未來很快就會墜毀,但上面級由于要繼續「擺渡」,它的近地點軌道很高,因此有可能會長期留在軌道上,為什麼不將其拉回大氣層?原因很簡單,控制三級火箭墜毀需要額外的燃料與發動機,這會大大增加發射成本,不過現在已經有在做一些積極的嘗試。

中國的嫦娥五號T1發射時目標是月球軌道,因此T1飛行器與第三級分離時有兩個飛行物,一個是T1飛行器,它的遠地點是月球軌道,並且將受控減速進入月球軌道。另一個則是三級火箭,它的速度與T1相差無幾,但要略低一點,並且沒有軌道修正與減速,它將完美錯過月球。

當然月球轉移軌道並不能超過地球的逃逸速度,而且三級火箭的速度還是會略低一點點,最終三級火箭的遠地點在月球軌道附近,但近地點會在地球附近。如果沒有人打擾的話它將一直這樣運行下去。

以比爾·格雷的推測從理論上來看是成立的,因為它某次的遠地點剛好通過月球附近,並且受其引力影響,那麼軌道會有一丟丟改變,結果將導致它可能與3月4日撞上月球。

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