追踪一枚失控的太空火箭到月球上一个神秘的陨石坑
在这张由嫦娥5-T1任务的绕月舱拍摄的照片中，可以看到月球的远端，背景是遥远的地球。鸣谢:uux.cn/中国国家航天局和中国科学院
（神秘的地球uux.cn）据亚利桑那大学（丹尼尔·斯托尔特）：2022年3月，一枚太空火箭的一个废弃部分投掷到月球表面，并在赫茨普龙陨石坑附近撞击，这是月球背面的一个巨大撞击特征，从地球上永远无法直接看到。
奇怪的是，与其他任何最终出现在月球表面的太空硬件不同，根据亚利桑那大学工程学院航空航天和机械工程系的博士生、该研究的第一作者坦纳·坎贝尔(Tanner Campbell)的说法，它留下了不止一个而是两个陨石坑，引发了人们对它最终在月球表面找到落脚点的猜测。
在《行星科学杂志》上发表的一篇论文中，UArizona的一组研究人员提供了确凿的证据，证明该物体是中国太空火箭的助推器，该火箭在太空中翻滚了数年。这项研究还发现，废弃的火箭级可能携带了一个未披露的额外有效载荷。
月球对所谓的高科技垃圾并不陌生——宇宙飞船结束太空之旅后撞击月球的残骸。美国国家航空航天局阿波罗任务中的几个火箭助推器只是未来宇航员在探索寒冷、安静和无空气的月球景观时可能会遇到的太空硬件的几个例子。
七年前，由UArizona领导的卡特琳娜巡天计划(Catalina Sky Survey)的研究人员发现了一个在地球和月球之间快速移动的物体，该计划是世界上领先的计划之一，旨在探测和研究可能对地球构成威胁的小行星。他们将其命名为WE0913A，但其身份不明。
根据其在天空中的路径，WE0913A最初被认为是2015年发射的太空探索技术公司猎鹰9号火箭助推器，其轨迹使其踏上了撞击月球的道路。学生团队建造的Raptor望远镜的初步观察和光谱分析很快跟踪到了从物体表面反弹回来的精确光信号。
他们得出结论，WE0913A的光反射特征和它在太空中的移动方式更有可能是嫦娥5-T1的助推器，嫦娥5-T1是2014年发射的火箭，是中国航天局月球探测计划的一部分。虽然中国航天局声称火箭助推器在重返地球大气层时烧毁，但美国太空司令部证实火箭第三级从未重返地球大气层。
嫦娥5-T1是一个实验性的机器人航天器，搭载在长征3C火箭上，旨在为将月球土壤样本带回地球的任务进行演练。该火箭的第三级也是最高一级是后来被卡特琳娜巡天计划确认为WE0913A的物体。助推器提供的推力将有效载荷推向绕月轨道。一旦用完，它就丢弃轨道模块和样本返回舱，然后留给自己的设备，这是火箭助推器完成任务后的典型程序。
虽然火箭助推器太小，即使是高倍望远镜也无法分辨，但观测结果显示了一条由旋转引起的明亮和暗淡的特征光线曲线。
“当物体旋转时，随着可见表面积的变化，我们看到它反射的右侧光线发生变化，”乌里佐纳月球和行星实验室的行星科学教授兼Space4中心主任Vishnu Reddy说。雷迪是这篇论文的合著者之一，也是坎贝尔的共同顾问。“当火箭宽的一面对着你时，你得到更多的光，当它转动时，你从那一面得到的光就少了。”
美国国家航空航天局的月球勘测轨道飞行器拍下了这张错误的火箭级撞击赫茨普龙环形山附近的月球表面时留下的双环形山的照片。撞击点最大跨度约为92英尺。比例尺等于164英尺。学分:uux.cn/美国国家航空航天局/GSFC/亚利桑那州立大学
通过将光变曲线数据与数千个漂浮在太空中的假设物体的计算机模拟进行比较，该团队能够确定WE0913A不是火箭助推器所期望的。
坎贝尔说:“只要受到来自地球和月球的引力以及来自太阳的光的影响，就存在于太空中的东西。”“所以你会觉得它会有点摇晃，尤其是当你想到火箭主体是一个巨大的空壳，一侧装有重型发动机的时候。但这只是以一种非常稳定的方式首尾相接地翻滚。”
换句话说，火箭助推器必须有某种平衡物来平衡两个引擎，每个引擎在没有燃料的情况下重1200磅。
坎贝尔说:“我们知道助推器顶端安装了一个仪器面板，但那些只有大约60磅重。”“我们进行了扭矩平衡分析，结果显示这个重量会将火箭的重心移动几英寸——这远远不足以解释它的稳定旋转。这让我们认为一定有更多的东西安装在前面。”
进一步的线索来自撞击本身:当火箭助推器撞上月球时，它造成了两个陨石坑，相距约100英尺，而不是一个。根据坎贝尔的说法，这又是非常不寻常的，他指出阿波罗火箭留下的陨石坑要么是圆形的，如果撞击器笔直落下，要么是椭圆形的，如果它以浅角度落下。
“这是我们第一次看到双陨石坑，”他说。“我们知道，在嫦娥5号T1的情况下，它的撞击几乎是垂直向下的，为了得到这两个大小差不多的陨石坑，你需要两个彼此相距大约相等的质量。”
这项研究表明了一种日益增长的需求:能够在失效的空间硬件达到目的后对其进行跟踪，对于继续进行空间探索至关重要。为此，太空态势感知的研究项目发挥了关键作用，据Space4的副主任兼坎贝尔的合作顾问罗伯托·弗法罗(Roberto Furfaro)说，UArizona的Space4中心是这一努力的一部分。
Furfaro是该论文的合著者，也是系统和工业工程系的教授。论文的其他合著者包括月球和行星实验室的研究生亚当·巴特尔和雷迪的实验室经理内尔·皮尔森。
“政府和商业层面都在大力推动登月，”Furfaro说，“一旦你在月球上放置越来越多的物体，我们不仅要跟踪物体，还要了解它们一旦到达那里会做什么，这变得极其重要。”
坎贝尔说，至于嫦娥5号T1火箭的额外有效载荷，它的身份很有可能保持神秘。
“显然，我们不知道它可能是什么——可能是一些额外的支撑结构，或额外的仪器，或其他东西，”他说。“我们可能永远也不会知道。”
