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地震儀可監測太空墜落物產生的音爆。圖/法新社
地球軌道上各種人造物體模擬圖。圖/美聯社
阿波羅11號登月任務。圖/美聯社
「藍色起源」月球登陸器模擬圖。圖/法新社
阿提米絲任務採用的「太空發射系統」火箭。圖/美聯社
阿提米絲二號任務拍下的「地落」照。圖/美聯社
魯賓天文台去年公布首批測試影像。圖/美聯社
編譯/潘楠慕
美國國家航空暨太空總署(NASA)4月成功完成「阿提米絲二號」(Artemis II)繞月任務後,下一步是更艱鉅的目標:2028年送太空人到月球。
這項自1972年以來的首次載人登陸月球任務,能否如期實現,接下來兩年是關鍵。
1972年的「阿波羅17號」(Apollo 17)任務,是迄今人類最後一次成功登月。1969年到1972年間執行的阿波羅系列任務,一次僅能讓兩人登陸,最多在月球表面停留數天。現在NASA希望一次讓4人踏上月球,執行為期數周的任務,最終要在月球建立常駐基地。
當年阿波羅任務仰賴單一的「土星五號」(Saturn V)火箭,同時運送登月器和搭載太空人往返地球和月球軌道的太空船;阿提米絲任務則拆成兩套系統分開發射,一套是搭載太空人從地球出發的「獵戶座」(Orion)太空船,另一套是登月器,這部分,NASA正仰賴美國商業太空公司「太空探索科技公司」(SpaceX)和「藍色起源」(Blue Origin)。
NASA負責登月器開發計畫的高階官員喬納基(Kent Chojnacki)表示,阿波羅計畫有其技術局限性,「非常不利於擴大用於長期探索和停留」。提倡太空探索的美國非營利組織「行星學會」(Planetary Society)政府關係主任柯拉利(Jack Kiraly)形容,阿波羅任務儘管壯觀,卻比較像「露營旅行」。
喬納基指出,NASA目前考慮的藍源和SpaceX開發中的登月器,尺寸是阿波羅時代的2到7倍大,可容納更多設備和資源,不過操作上也更複雜。要把如此龐大的太空載具,送到距離地球約40萬公里的月球,這些公司須掌握「在軌加油」技術,也就是在地球軌道上替太空船補充燃料,這項技術尚未經過充分驗證。
NASA預定2027年進行「阿提米絲三號」(Artemis III)任務,在近地軌道測試獵戶座與一到兩具登月器的會合、對接操作;2028年「阿提米絲四號」(Artemis IV)任務,執行首次載人登月。
至於最終由藍源或者SpaceX公司執行登月,將視其登月器準備程度而定。業者須在未來兩年完成在軌加油測試,並且發射一具無人登月器到月球,證明登月器安全可靠。
智庫「戰略暨國際研究中心」(CSIS)研究員史沃普(Clayton Swope)說,「這時間非常少」。NASA代理副署長葛雷茲(Lori Glaze)表示,NASA需要產業界一起合作,「接受挑戰」,實現讓太空人重返月球的目標。
提前掌握軌跡 降低風險
太空垃圾撞地球 靠地震儀偵測追蹤
隨著低軌衛星數量快速增加,太空垃圾墜落地球的風險也愈加受到關注,提前掌握其軌跡,將有助於降低風險。美國一份研究顯示,利用地震儀偵測這類物體重新進入大氣層時產生的音爆訊號,可更精準追蹤其路徑。
太空垃圾以超音速穿越大氣層時,會產生強烈音爆。2024年一枚中國大陸載人太空船返回過程拋棄的模組,重新進入大氣層時解體產生多次音爆,就被地震儀偵測到。美國約翰霍普金斯大學和英國倫敦帝國學院合作的研究,分析這些訊號,結果顯示,比雷達預測的路徑向南偏移了約30公里。
這枚重約1.5噸、尺寸超過1公尺的太空垃圾,高速墜落時在大氣層解體為多個碎片,研究人員收集超過120個地震站捕捉到的音爆讀數,重建其重返大氣層的過程以及路徑。
在《科學》(Science)期刊共同發表這項研究的約翰霍普金斯大學地質與行星科學家費南多(Benjamin Fernando)表示,這些訊號不僅能推算路徑,也能反映該物體在空中「逐步崩解」的過程。
太空中物體一旦重新進入大氣層,開始解體,將非常難以掌握其動向。這項技術將有助於追蹤火箭殘骸、衛星碎片等非受控墜落。費南多說,「目標是要能在幾分鐘甚至幾秒內,掌握飛行軌跡與破碎情況」,以便及時定位可能墜落地面的殘骸位置。
研究團隊已利用各地地震儀的公開可得數據,追蹤數十起太空載具殘骸重返大氣層事件,接下來將精進對墜落物路徑的估算,例如在南太平洋,可結合核爆監測站的聲波資料提高追蹤精度。美國國家航空暨太空總署(NASA)預計5年後讓國際太空站(ISS)受控墜落,南太平洋為可能的墜落區。
料改寫太陽系演化認知
小行星2分鐘自轉1圈 突破理論極限
天文學家利用新啟用的薇拉.魯賓天文台(Vera C. Rubin Observatory),發現一顆直徑逾700公尺的小行星,自轉一圈所需時間不到2分鐘,突破理論上的小行星自轉速度極限。這項發現也迫使天文學家,重新檢視小行星內部結構與強度。
美國國家科學基金會「國家光學—紅外線天文研究實驗室」(NOIRLab)研究人員,分析魯賓天文台去年4到5月間的測試觀測資料,發現這顆位於火星與木星軌道之間「主小行星帶」的天體,編號為2025MN45,直徑約710公尺,自轉一圈只要1.88分鐘。
天文學家向來認為,直徑逾150公尺的小行星若自轉周期小於約2.2小時,離心力就可能大到使其解體。此臨界值理論主要建立在,據信大多數小行星是由岩塊、礫石與塵埃,靠自身重力鬆散地聚集而成。
2025MN45的轉速突破此臨界值,意味其結構極為堅固。而且這種超高速自轉的小行星不只一顆。該次共觀測34萬顆小行星,研究測得其中76顆自轉周期,75顆都在主小行星帶;自轉周期小於2.2小時的19顆中,16顆介於13分鐘至2.2小時,另有3顆不到5分鐘。
過去發現的高速自轉天體大多為較靠近太陽的近地小行星,因此,在主小行星帶一次發現這麼多突破理論極限的小行星,顯示該區域結構堅固的小行星數量可能被大幅低估。
這份研究在《天文物理期刊通訊》(The Astrophysical Journal Letters)發表,主要作者格林史崔特(Sarah Greenstreet)說,「我們得重新檢視小行星的自轉和結構」,未來若找到更多極高速自轉小行星,可能改寫對小行星物理結構、甚至太陽系演化的認知。
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