郭庆｜撰文

很多人对猎鹰9号火箭最深的印象，是它把卫星送上天以后，还能再入大气层并稳稳地落在地面。可在2026年8月5日，猎鹰9号的另一个部分却迎来了不一样的终点，它撞上了月球。据《卫报》报道，智利的一架望远镜捕捉到了SpaceX火箭的一部分以8690公里/小时的速度撞击月球所造成的冲击的证据。欧洲南方天文台(ESO)的超大望远镜观测到了月球尘埃羽流中钠和锂气体的光谱线。

斯威本大学的澳大利亚天体物理学家萨拉·韦伯（Sara Webb）博士表示，撞击产生的巨大力量会凿出一个巨大的新陨石坑，直径可能达20 米，深达5米。不过，“我们没想到的是，观测到这次撞击竟然如此困难。我们架设了多台望远镜，并用多双眼睛观测月球，但没有人拍到清晰的图像或撞击瞬间的照片。”

我们一般熟悉的可回收的火箭其实是猎鹰九号的一级。一级承担发射初段的大部分加速任务，在火箭尚未达到环绕地球所需的轨道速度时便与上面部分分离，随后返回地球。真正完成入轨，或者进一步把载荷推向月球和深空的，是安装在它上方的二级上面级。载荷与火箭分离时，这个上面级往往也已经获得了足以留在太空中的速度。

根据欧洲航天局的统计，截至2026年8月，仍在地球轨道中的完整火箭箭体共有2086个，总质量约3883吨。其中包括大量在完成运载任务后被遗留在轨道中的上面级。这还只是相对完整的箭体，没有计算它们爆炸、解体或者碰撞后形成的数千块碎片。当然不是每个上面级都会永远留在太空，处于较低轨道的许多上面级会在大气阻力作用下逐渐再入；但在前往高轨道或深空的任务中，任务结束时剩余的推进剂和所处轨道往往不足以让它受控返回。

上面级早已是地球轨道垃圾的重要组成部分。只是那些进入地月空间的上面级数量较少、距离遥远，过去很少进入公众视野。这次撞击少见地把它们在地月空间中的漫长余生及最终归宿，清楚地摆到了人们面前。

2025年1月，编号为2025-010D的猎鹰9号上面级，把美国萤火虫航天公司的“蓝色幽灵1号”和日本ispace公司的“RESILIENCE”月球着陆器送入奔月轨道。完成载荷分离后，它没有进入返回地球的轨道，而是继续运行在一条横跨地月空间的高椭圆地球轨道上。到这里，这仍然是一个成功的发射任务，但是问题出在任务结束之后。虽然这个火箭失去了燃料，但是仍然有其他的力量影响它的轨迹。

猎鹰9号二级尺寸示意；图源：project pluto

地球、月球和太阳的引力仍在不断拉扯它，太阳光照射在不断翻滚的箭体表面，也会产生极其微弱的辐射压力。每一次作用造成的变化都很小，但经过几个月累积，足以改变它下一次从月球附近经过的时间和位置。这枚上面级曾多次从地球和月球附近经过。通常情况下，它到达轨道交会区域时，月球恰好位于别处；但到2025年9月，轨道计算者根据已有观测数据发现，2026年8月5日，它将与月球同时抵达同一片交会区域。

按照撞击前最后的轨道预报，2025-010D应在北京时间8月5日14时35分前后，以大约每秒2.4千米的速度撞向爱因斯坦环形山附近。它长十余米、质量约四吨，预测的撞击坑直径从二三十米到约四十米不等。不过直到最后大家对它的撞击点仍然存在分歧：一项观测计划把它放在地球能够看到的明亮月面边缘，另一项更晚发表的轨道研究则认为它会落到月球背面、贝尔环形山与爱因斯坦环形山之间。这个差别将会直接决定地球的上的人能不能直接看到撞击过程。

撞击点示意图；图源：project pluto

当然，地面上的科学家看的也不只是撞击那一刻的闪光。火箭撞上月面扬起的尘埃和碎屑可能会向外抛射，其中一些颗粒可能在月面上空停留数分钟。等尘埃落下，来自韩国和美国的轨道器还可以检查撞击坑的形状大小以及周围可能翻出的新物质。除此之外，由于人们提前知道了一个人造天体将在何时、以怎样的速度撞向哪里，并有机会从头到尾进行观察。这次撞击还可以帮忙检验撞击坑模型，研究空心人造物如何在无大气天体上解体，也可以演练未来月球地震台网怎样利用已知撞击校准定位方法。

总而言之，虽然是一次意外，但是这次撞击仍然有许多可以研究的地方，科学家准备最大程度发挥它的价值。这次撞击虽然提供了一次难得的观测机会，却不是一种全新的月球科研方法。事实上，把航天器撞向月球，几十年来一直是月球探索的手段之一。

高速撞击在行星科学中并不陌生。1959年，苏联“月球2号”成为第一件撞上月球的人造物体。美国“徘徊者”系列则在高速冲向月面的过程中不断传回照片，直至最后一刻。当时月面软着陆技术尚未成熟，探测器选择不携带复杂的减速和着陆设备，而是在高速下降过程中持续拍摄。徘徊者7号在最后17分钟传回了4300余幅图像，后来的徘徊者8号和9号又为阿波罗着陆区的选择提供了资料。所以对这些探测器来说，撞毁不是任务结束后的事故，而是整个计划的一部分。

到了阿波罗时代，撞击又有了另一种用法。从阿波罗13号开始，部分土星五号的上面级在把飞船送入奔月轨道后，不再飞入绕太阳轨道，而是被故意引向月球。阿波罗13号的上面级撞击月面时，阿波罗12号此前留下的地震仪记录到了持续三个多小时的震动。此后，随着更多阿波罗任务在月面布设地震仪，这些仪器逐渐组成了一套月球地震台网。与难以提前掌握质量、速度和来向的天然陨石相比，阿波罗上面级的质量、速度、撞击时间和大致位置都可以事先计算，它们因此成了人为制造的标准震源。研究人员可以根据震动传播的时间和强弱，反推月壳和月球内部的结构。

阿波罗上面级留下的四个撞击坑；图源：NASA／GSFC／Arizona State University

2009年的LCROSS，则更进一步成为一项从一开始就围绕撞击设计的任务。此前的月球探测发现，南北极部分区域存在异常丰富的氢，但这些氢究竟来自水冰，还是其他含氢物质，仅凭轨道观测很难确定。任务团队让一枚半人马座上面级撞入南极附近的卡比厄斯环形山。那里长年不见阳光，可能保存着从远古积累下来的挥发性物质。后方探测器穿过撞击扬起的羽流，一边分析物质成分，一边把数据传回地球，几分钟后自己也撞上月球。最终，任务确认撞起的物质中存在水冰，并发现其他挥发性成分。

LCROSS撞月艺术想象；图源：NASA

2025-010D也许同样会留下数据，但它却不属于上述几种任务的一种。它的撞击时间和地点不是任务团队主动选择的，而是发射结束很久以后，由外部观测者从轨道中算出来的。所以问题是，既然有撞击月球的可能，为什么不提前安排成一个科学任务，而是等待科学意外呢？实际上，航天器的“余生”如何度过，是一个复杂的系统问题。

旅行者2号最初获批的主要目标是木星和土星，发射轨道同时保留了继续飞往天王星和海王星的可能，只是这段旅程并没有一开始便获得完整批准。飞越土星之前，大家发现航天器状态良好，轨道又恰好可以借助罕见的行星排列继续前进，NASA追加经费并批准它飞越天王星，随后又批准海王星段任务。但是为了完成任务，工程师不得不修改拍摄方法、升级地面深空网，好在旅行者2号的身体足够健康，这些年仍然在传回信息。

嫦娥二号完成月球测绘后，并没有像嫦娥一号那样受控撞月。在评估了卫星状态、剩余燃料、测控通信能力和新任务的科学价值后，任务团队先让它飞到日地拉格朗日L2点，后来又安排它飞越小行星图塔蒂斯。一艘原本服务探月工程的卫星，就这样成了中国深空测控和小行星飞越的试验平台。“深度撞击”号也是如此，在把撞击器送进坦普尔1号彗星以后，鉴于飞船整个状态良好以及燃料充足，NASA后来批准EPOXI延伸任务，让它进行系外行星观测，又飞越哈特雷2号彗星。

嫦娥二号飞越图塔蒂斯；图源：国家航天局

从这些任务可以看出，工程余量只是延伸任务的前提。即使航天器状态良好，也要有人提出新的科学问题，管理机构愿意继续投入经费、人员和测控时间，它才可能获得第二次生命。2025-010D显然不是这种情况。它没有完整的科学载荷，也没有在撞击预报出现后重新选择轨道和落点的能力。它只是碰巧走向月球，又因为身份、速度和撞击时间大致可知，为科学家留下了一次观测机会。但是如果没有那些巧合，2025-010D只是一个飘荡的太空垃圾。

我们已经很熟悉太空垃圾这个词。近地轨道上的失效卫星、废弃火箭和碰撞碎片仍以很高速度绕地球飞行，它们可能撞坏正在工作的航天器，还可能制造更多碎片。地月空间的情况更加复杂，航天器会同时受到地球、月球和太阳影响，轨道可能在多年间剧烈变化，目前对这些航天器的观察与监控仍然是有限的。

2009年，美国铱星公司的“铱星33”通信卫星与俄罗斯已报废的“宇宙-2251”军用卫星在西伯利亚上空790公里处发生碰撞，成为人类首次发生的两颗完整卫星之间的意外高速碰撞。图源：wikipedia

当然这次撞击对月球来讲不值一提，月球本来每天都在承受天然陨石撞击，这不过是其中微不足道的一次。可随着越来越多的着陆器、通信站、天文台和采矿设备抵达月球，乃至人类开始长期活动，同样的撞击就会产生不同的后果。发动机羽流和撞击扬起的月尘可能覆盖附近仪器；废弃硬件可能占据具有特殊科学或资源价值的位置；一次意外的撞击也可能干扰长期实验，甚至波及阿波罗、嫦娥这些任务留下的历史遗址。

所以我们更要担心的，不是撞击对月球的影响，而是它可能给人类自己的月球活动带来什么影响。现有空间法要求各国对本国航天活动承担责任，却没有把航天器完成任务后的每一步都写清楚。未来的月球交通或许也需要一套类似海上航行的规则：航天器要登记去向，重要设施周围要留出安全范围，失控风险要及时通报，并在发射前就安排好自己的“身后事”。毕竟计划撞击是一种实验，受控撞击可以是一种处置，但是失控撞击，则是一个尚未完成的责任。

这些风险眼下或许还不紧迫，但也正因为月球活动尚未真正密集，现在才是建立规则成本最低的时期。地球轨道垃圾的历史已经说明，最困难的从来不是发现问题，而是在既有利益和大量遗留物已经形成之后再去补救。何况这一次，我们面对的是每一次往返都代价高昂的月球。

致谢：感谢赛先生科学写作小组成员瞿立建博士提供的选题建议与灵感。