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太空尘埃的观星之夜
这是小行星,还是宇宙飞船?

[비즈한국]  8月20日,位于美国亚利桑那州的洛厄尔天文台捕获了一个可疑物体。那是一个划过夜空移动的小光点。随后,又有两座天文台观测到了相同的光点。该物体被报告为一颗新发现的小行星。经过轨道分析,该天体似乎被地球和月球的引力暂时捕获,在地球周围徘徊。它被认为是“迷你月球”(Minimoon)的候选者,并被赋予了临时编号Sar2901。 

然而,最近出现了一项令人震惊的分析:Sar2901可能并非自然天体。它或许根本不是普通的小行星,而是一个“人造物体”。 

这一论点源于对Sar2901轨道的反向推演。如果沿着反推轨道追溯,它在1970年4月中旬曾极度接近地球。这一时期正好与人类历史上最著名的太空事故——阿波罗13号任务的时间完全吻合。

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阿波罗13号于1970年4月11日发射。3天后的4月14日,在飞往月球途中,阿波罗13号服务舱的氧气罐发生了爆炸。在那一瞬间,飞船的外壁大面积脱落。飞船内的氧气迅速耗尽,最终宇航员撤离到了登月舱“宝瓶座”(Aquarius)中。在经历了重重险阻后,吉姆·洛威尔等三名宇航员最终平安返回地球。

一些天文学家推测,Sar2901的真实身份可能是当年事故发生瞬间从飞船上弹射出去的铝制外壳或隔热板。它可能在摆脱地球引力后在太空中漂浮了许久,直到最近再次靠近地球时才被发现。另一方面,也有观点认为,它可能不是事故碎片,而是阿波罗13号在发射过程中正常分离的飞船保护罩碎片。 

这是一个非常有趣的假设,但目前的证据严重不足。Sar2901在被发现后不久便再次远离地球并变暗,现在即便使用望远镜也已无法观测。在它消失在视野中之前,仅被观测到八次。仅凭这些数据,要毫无误差地计算出56年前的轨道是非常困难的。

如果它确实是飞船碎片,除了地球和月球的引力外,还会受到太阳光辐射压力的显著影响。辐射压力几乎无法预测,因为其效果取决于太阳光照射在面板上的角度和距离。因此,许多天文学家对将Sar2901与阿波罗13号事故联系起来仍持谨慎态度。Sar2901预计将于11月中旬再次靠近地球。届时,如果能进行更精确的轨道分析,或许能更明确地揭开它的真面目。

然而,将很久以前发射的飞船碎片误认为小行星真的可能吗?虽然听起来很尴尬,但令人惊讶的是,这种事确实发生过,而且不止一次。

Sar2901是天体,还是阿波罗13号的碎片?图片=KerbalSpace

曾经被怀疑是地球周边“迷你月球”的J002E3就是一个典型案例。2002年首次发现时,人们认为它是一颗绕太阳运行周期约1年,每40年会在地球周围徘徊几个月后再离开的小行星。但当它靠近地球时,观测到的光谱显示出异常:作为小行星,它太亮了。与其说是灰暗的岩石,它看起来更像闪光的金属碎片。此外,光谱中还检测到了火箭表面使用的白色油漆成分。J002E3的真实身份,是早已发射的阿波罗12号的三级火箭箭体。

1969年11月14日发射的阿波罗12号曾遭遇过一个小问题。美国国家航空航天局(NASA)原本打算在分离载有宇航员的指令舱后,将三级火箭推离月球,以免对后续的登月任务造成干扰。然而,在点燃三级火箭时,发动机燃烧时间过长,导致即使耗尽燃料也无法完全摆脱地球引力。最终,火箭没能进入绕太阳运行的轨道,而是在掠过月球后,被困在了一个绕地运行的不稳定长椭圆轨道中。

此后,在发射2年后的1971年,由于经过了地球、月球与太阳引力微妙抵消的区域,它才终于脱离地球轨道,进入绕太阳运行的轨道。但它并没有完全远离地球,而是进入了一个与地球公转轨道几乎相似、但略微靠内的轨道,开始在地球周围徘徊。后来被人类发现并误认为是小行星,甚至被编上了号。

2020年,人们发现了一颗正靠近地球的小行星,命名为2020 SO。但它在飞行过程中表现出受太阳光压影响而轨道偏移的迹象,这对于小行星来说是不寻常的。后来证实,它是1966年发射美国月球探测器“勘测者2号”(Surveyor 2)的阿特拉斯火箭上面级。2015年10月,又出现了一颗身份不明的小行星,其密度极低,看起来内部是空的。天文学家推测这是阿波罗时代火箭所使用的空燃料箱。2015年11月13日,它进入斯里兰卡南部的印度洋上空并焚毁殆尽。这是一起人类很久以前发射的火箭残骸在宇宙漂流后,化作“人造小行星”坠入地球大气层的事件。

人类制造的人造物体在地球和月球周围漂流的情况正变得越来越普遍。最近的一次是在8月5日,SpaceX猎鹰9号火箭的上面级撞击了月球表面。它在2025年搭载商用登月舱离开地球后,燃料耗尽的火箭上面级在太空中漂流了近一年,最终坠毁在月球上。约4吨重的火箭残骸以每小时8000公里的速度撞击了月球背面爱因斯坦陨石坑附近,在月球表面留下了一个直径18米的“人造陨石坑”。

8月5日,SpaceX猎鹰9号火箭上面级撞击月球表面,造成了直径18米的人造陨石坑。图片=维基共享资源

一个有趣的现象是,原本预计撞击后会留下直径30米的陨石坑,但实际只有一半大。这是因为与坚硬的小行星不同,空心的火箭残骸在撞击瞬间会像废铁一样变形,吸收了大部分冲击能量。此外,火箭残骸并非垂直猛烈撞击,而是斜向撞击,这也进一步削减了能量。

任务结束后,空火箭撞击月球并不仅仅是简单的“碰撞游戏”,它还可以作为探测月球内部的科学工具。实际上,在阿波罗任务期间,从13号开始,NASA就有意让用完的土星五号三级推进器撞击月球。从13号到17号,总共进行了五次。通过人为制造撞击引发月震,利用安装在月球表面的地震仪探测震动,从而获取月球内核和地幔大小等相关数据。如果是小行星偶然撞击,人类无法预知时间和地点,而人为坠毁火箭引发的“人工地震”可以精确知晓位置、时间和震级,有助于更精密地掌握月球内部结构。

在阿波罗12号任务中,也曾有意让登月舱的上升级撞击月球。当时月表探测到了持续数小时不曾停止的震动。由于“月球像钟一样响个不停”的轶事广为流传,甚至衍生出“月球内部空心”或“月球是像死星(Death Star)一样的外星人造物”等阴谋论。事实上,这仅仅是因为月球不同于地球,几乎没有水分,是干燥坚硬的岩石结构,一旦受到冲击,能量无法衰减,从而长时间震荡。

像这样,人造物体撞击月球虽然能为研究月表及内部结构提供重要线索,但如果过于频繁,反而会成为另一个问题,因为它可能对即将建设的月球基地构成新的威胁。

月球不像地球那样拥有能烧毁坠落碎片的大气层护盾。所有登月任务最终都会将用尽的空火箭遗弃在太空中。这些垃圾该如何处理呢?可以选择合适的陨石坑将其指定为“太空垃圾填埋场”,全部丢弃在那里;或者在最后阶段精确喷射剩余燃料,使其彻底摆脱地球和月球的引力远离而去,这也是好方法。但这需要投入更多的燃料和资金来将垃圾扔得更远。或者,也可以不负责任地将其遗弃在地球和月球周围的太空中,听天由命。

人类现在不仅开始向地球,也开始向月球倾倒垃圾。不久的将来,月球表面可能到处都是人类留下的“人造陨石坑”,甚至会逐渐覆盖原有的天然陨石坑。即便有一天人类灭亡消失,如果未来还有文明再次造访地球和月球,或许能通过这些在太空漂流的金属碎片,回忆起我们的存在。我们今天留下的这些太空碎片,正是为未来的太空考古学家们准备的“石斧”。

参考资料

https://www.minorplanetcenter.net/mpec/K26/K26R09.html

作者池雄培(Ji Ung-bae)是谁?他热爱猫与宇宙。童年时看过《银河铁道999》后,便萌生了要让大众了解宇宙之美的梦想。目前担任世宗大学自由专业学部助理教授,积极从事讲座、写作等科普传播活动。著有《关于天文学家的无用之处》、《我们都是天文学家》、《仰望宇宙时想到的奇怪问题》等书,并翻译了《我为何杀死了冥王星》、《量子生活》、《UFO》等作品。

本文由AI自动翻译。与韩语原文相比可能存在误差。
지웅배 천문학자
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