一个即将在3月4日撞击月球背面的人造航天器引起了全球关注,从最初的怀疑可能是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,后来其发现者美国天文学家比尔·格雷(Bill Gray)称可能是中国嫦娥五号T1火箭的三级火箭。
但在2月21日,中国外交部否认了这个结果,称嫦娥五号相关火箭的上级进入地球大气层完全烧毁,不存在三级撞击月球的可能。
为什么三级火箭一直会遗留在轨道上?1月21日,美国天文学家比尔·格雷(Bill Gray)多个天文台的观测数据,发现一个围绕地球飞行,但远地点接近月球的一个神秘人造飞行器,将于3月4日撞击月球,这可能是第一个撞击月球的太空垃圾,因此受到了全球关注。
但此后这个人造天体的究竟是哪次任务遗留的太空垃圾遭遇了很大的障碍,一直到现在比尔仍然未能精准识别,但让很多朋友好奇的是,火箭发射完又不需要留在轨道上,为什么它们还在轨道上?
这里有个很多朋友想当然的问题,火箭把卫星送到了轨道,与卫星分离时三级火箭其实与卫星速度相差无几,那么此时三级火箭怎么办?答案是和卫星一样同在轨道上,这个案例最著名的就是我国东方红一号卫星发射后那惊艳全球的操作!
当时为了让卫星能在地面看到绞尽脑汁,因为卫星个一米直径左右的正64面体结构,轨道是近地点441千米、远地点2368千米、倾角68.44度的椭圆轨道,就算是近地点时其星等远远低于肉眼可见的程度。
因此天才的工程师们想出了一个绝佳的办法,在三级火箭上设置了个充气反射装置,最后的效果是当卫星过顶时抬头肉眼就能看到,这老外也好奇的很,结果用望远镜却发现真正的卫星在前,后面发亮的那个不过是三级火箭而已。
只是由于三级火箭体积比较大,并且姿态不可控,因此很快就坠入了大气层,而东方红一号一直到现在还在天际飞行,但它用的不是太阳能电池,化学电池维持了28天(设计寿命20天)。
另外也有很多卫星则是本身携带了发动机,只要火箭将其送到某个轨道上,它将自行前往高轨道,比如StartLink在2月3日因为太阳风暴坠毁的那批卫星,就是近地点在220千米,远地点在339千米的,本来确认卫星功能正常就飞往高轨,结果太阳风暴导致地球大气层膨胀,低轨阻力大增,导致这些卫星坠毁。
2月7日,其中一颗星链卫星在波多黎各上空重新进入大气层
既然可能影响其他航天器,为何不让其坠毁?
三级火箭或者上面级这些在执行完任务后就成了废弃物,它们没有任何功能,只能是太空垃圾,它会影响未来入轨的航天器,因此可控坠毁是它们最好的去处。
但问题是可控坠毁对于三级火箭来说是一个额外的负担,因为三级火箭非常庞大,需要装额外的姿态发动机才能做到可控坠毁,这会极大的增加成本,而上面级也同样存在问题,即使已经有可变推力发动机,也存在额外燃料加注的问题。
因此让三级火箭可控坠毁尽管有多方的倡议,但各国航天仍然处于成本的考虑没有可控坠毁的计划,即使回收也没有考虑三级火箭,因为要穿过大气层减速,几乎没可能,也许要等到未来空天飞机实现。
为什么这些太空垃圾的目标那么难以辨认?此前叙述,一些三级火箭很快就会坠毁,但事实上却有一些三级火箭轨道比较高,即使是近地点也原理稀薄大气分子比较密集的近地轨道,此时它们就会在轨道上留存很久!
在1970年代和东方红同时代的一些三级火箭,仍然有留在轨道上的,要么远地点很高,要么近地点比较高,这都是留轨的原因,那么问题来了,既然1970年代发射的三级火箭都能分辨出来,为什么2014~2015年发射的火箭就分不出来了呢?
这里有几个原因,一个是轨道越高,三级火箭体积越大,其遭遇轨道变化的因素就会越大,因为三级火箭不再姿控,因此其翻滚的可能性很高,那么其太阳辐射对其的影响比较难预知,并且这些天体并不是在其轨道的所有范围都能被监控的,只能根据其最新的轨道去推测原始轨道,然后再确认其性质。
另一个则是三级火箭可能存有部分未耗尽的燃料,在绕地运行的过程中有可能遭遇微陨石产生泄漏,导致其大幅变轨,之后将很难判断其究竟是出自哪个原始轨道,当然跑过去看看确实能知道,但这劳民伤财的事情谁愿意做呢?
至于这个编号为2014-065B到底是猎鹰-9的三级火箭还是嫦娥5号T1任务的火箭已经不重要了,都是无控状态,撞击位置位于月球背面,倒是可以作为一次月震的监测。