8月5日凌晨6:34(UTC时间),一枚废弃的SpaceX猎鹰9号火箭上级火箭预计将以超过5400英里的时速撞击月球阳光照射的西部边缘,地点靠近爱因斯坦陨石坑。如果预测准确,这次撞击将掀起一团足够明亮的尘埃云,使用合适的设备甚至可以从地球上短暂观测到。

这将是首次在月球阳光面记录到撞击闪光。撞击预计会扬起尘埃云,在黑暗的太空背景下显得格外明显。相关结论部分基于两篇最新的预印本研究。

其中一篇由德克萨斯大学奥斯汀分校Cockrell工程学院博士生William Jo领导,于7月27日发布在arXiv上,预测了撞击的规模。Jo通过高分辨率物理模拟,模拟了3900公斤空心金属结构撞击月球表面的情景,这与固态陨石撞击不同。

德克萨斯大学奥斯汀分校航空航天工程教授David Goldstein解释说,猎鹰9号的上级火箭就像一个空蛋壳,里面装满了燃料,一端有较密集的火箭发动机。撞击时,它不会像炮弹那样深入月表,而是从边缘向内坍塌,扬起一层宽广且较低的尘土幕,扩散范围可达183公里宽,同时伴有一股细长且速度更快的尘埃柱几乎垂直向上。整体预计将掀起约12700公斤的碎片。

Jo称这次模拟是“最佳情况”模型,采用二维轴对称代码,只能模拟火箭上级垂直、发动机朝下的撞击,实际情况更可能是斜角撞击。斜角撞击会产生更小、更暗淡的尘埃云,甚至可能没有明显的垂直尘柱。Goldstein表示,他们的研究是最乐观的预测。

尽管模拟详细预测了尘埃云的形态,但是否能从地球上观测到仍不确定。

德克萨斯大学奥斯汀分校天文学家Laurence Trafton认为观测是可能的,但需等撞击时刻才能确定。尘埃云若能扩散至月球边缘外50公里,视角约为28角秒,约为月球视直径的六十分之一,这个大小用小型望远镜即可分辨。

论文中也给出了具体的望远镜指向位置,但夜空中的对比度是个挑战。尘埃云亮度约为月球本体的1/30至1/300,散射的月光会进一步降低观测效果。Trafton指出,观测需要非常稳定的望远镜支架。

撞击后约90秒尘埃云亮度达到峰值,时间足够观测,但观测地点限制较大。北美东部从马萨诸塞到德克萨斯以北地区,月亮高度较低,观测者需透过三倍厚度的大气层,空气湍流和浑浊可能掩盖尘埃云。

据Trafton介绍,美国东南部地区观测条件最佳。

包括最早发现此次撞击的Project Pluto的Bill Gray在内的多位科学家,已提出观测计划,鼓励专业和业余天文爱好者尝试捕捉这一历史性时刻。

科学家们观测月球撞击事件不仅是为了见证历史,还希望通过撞击产生的尘埃云获取月球信息。1999年,NASA让Lunar Prospector探测器撞击月球寻找水迹象,结果未发现。2009年NASA另一任务撞击南极区域时,成功探测到水冰。

2022年也有一枚上级火箭撞击月球,最初被误认为是猎鹰9号,但后来确认是中国废弃助推器。

此次撞击和过去一样属于非计划事件,但监测目标相同:通过撞击产生的尘埃了解月球表面特性。

这次撞击为未来更活跃的月球探索时代提供预演。NASA计划几年内重返月球并建设基地,中国也在竞速实现载人登月。每个着陆器都会留下废弃硬件,存在坠落风险。猎鹰9号撞击事件有助于评估撞击强度和影响范围。

Jo表示:“我们很快就要殖民月球了。撞击产生的颗粒速度可能达到每秒300至400米,月球岩石非常磨蚀,可能对宇航员构成威胁。”

Goldstein用阿波罗任务作比喻:“看老照片,尼尔和巴兹返回登月舱时身上满是尘土。月球作业中的尘埃控制将是最大挑战之一。”

所以,请在周三凌晨设定闹钟,拿起望远镜对准月球明亮边缘,祈愿大气稳定、无云遮挡,期待目睹这场罕见的月球撞击盛况。