Загадочный "астероид"
Все началось 14 марта 2015-го. Американские астрономы из Аризонского университета, работающие в программе Catalina Sky Survey, как обычно, наблюдали за объектами, сближающимися с Землей. И обнаружили астероид, которому присвоили обозначение WE0913A. Позднее выяснилось, что вращается он не вокруг Солнца, а вокруг Земли — значит, скорее всего, это фрагмент какого-то оборудования.
Среди тех, кто следил за космической одиссеей загадочного объекта, был Билл Грей, разработчик программного обеспечения Project Pluto для расчета орбит астероидов и комет. Поскольку WE0913A пролетел мимо Луны через два дня после запуска спутника НАСА Deep Space Climate Observatory (DSCOVR), ученый предположил, что это вторая ступень ракеты-носителя, которая выводила спутник в космос. Другие астрономы согласились с выводами Грея. Все совпадало: фрагмент имел ожидаемую яркость, появился в правильное время и двигался по характерной хаотической орбите.
Ракету Falcon 9 компании SpaceX, несущую спутник наблюдения за космической погодой, запустили 11 февраля 2015-го с мыса Канаверал во Флориде. После завершения миссии — отправки DSCOVR к точке Лагранжа L1, расположенной между Солнцем и Землей, — отработавшая вторая ступень осталась в космосе. Грей предположил, что у ракеты не хватило топлива, чтобы вернуться в атмосферу Земли, и энергии — покинуть гравитационную систему Земля — Луна.
Продолжая наблюдать за WE0913A, ученый заметил: 5 января 2022-го объект прошел очень близко к Луне и его орбита несколько изменилась. Расчеты показали, что 4 марта при следующем облете он врежется в обратную сторону спутника Земли на скорости более девяти тысяч километров в час. Грей сообщил об открытии коллегам по сообществу астрономов-любителей, а когда те подтвердили его заключение, журналистам.
Ошибка в расчетах
Все газеты мира уже успели написать, что неуправляемая ракета Илона Маска летит к Луне. Однако утром 12 февраля Грей получил сообщение Джона Джорджини из Лаборатории реактивного движения (JPL) НАСА. Эта организация не занимается космическим мусором, но тщательно отслеживает траектории множества активных аппаратов, включая DSCOVR. В письме астроном НАСА высказал сомнение по поводу того, что часть ракеты Falcon 9 могла пройти около Луны 13 февраля 2015-го, через два дня после запуска: по данным системы JPL Horizons, спутник DSCOVR тогда был в другой части неба.
Грей ошибся: он решил, что ракета SpaceX использовала облет Луны для разгона на пути к точке L1. На самом деле, DSCOVR отправили по прямому маршруту.
Астроном проверил данные по всем миссиям, запущенным незадолго до марта 2015-го на высокую орбиту, проходящую мимо Луны. И пришел к выводу, что WE0913A — третья ступень китайской ракеты "Чанчжэн-3C". Она стартовала 23 октября 2014-го, чтобы доставить на лунную поверхность автоматическую станцию "Чанъэ-5Т1". Это был пробный технический вариант миссии "Чанъэ-5", которая в 2020-м успешно собрала образцы лунного грунта. В реестре отслеживаемых объектов ступень ускорителя ракеты "Чанчжэн-3C" числится как потерянная.
Студенты Аризонского университета, изучившие спектр WE0913A, подтвердили: да, это часть китайской миссии "Чанъэ-5Т1", а не фрагмент ракеты Falcon 9.
Столкновение неизбежно
Между тем ученые согласны, что траектория объекта WE0913A рассчитана правильно. А значит, столкновение с Луной неизбежно.
Предполагают, что это произойдет 4 марта в 15:25 по московскому времени в районе кратера Герцшпрунг на недоступной для наблюдения с Земли стороне Луны. По оценкам экспертов, после удара на поверхности останется кратер диаметром около 19 метров. В НАСА уже заявили, что обязательно сфотографируют его с окололунной орбиты с помощью зонда Lunar Reconnaissance Orbiter.
Ученые не ждут ничего нового: они не раз отслеживали, что происходит при падении на Луну частей ракет или соразмерных им астероидов. Например, верхние ступени в посадочных миссиях программы "Аполлон" специально направляли к лунной поверхности для зондирования недр возникшими при ударе сейсмическими волнами. А в 2009-м в кратер Кабеус послали разгонный блок "Центавр", чтобы искать воду в облаке газа и пыли, выброшенном со дна кратера.
В месте ожидаемого падения WE0913A нет никаких признаков воды, а сейсмометры программы "Аполлон" давно отключены. Возможно, сейсмические волны от удара сможет уловить китайский модуль "Чанъэ-4", он сейчас на обратной стороне Луны.
Что же случилось с ракетой SpaceX
Многоразовые ракеты — сложные технические устройства. Появились они относительно недавно. Раньше для запуска космических миссий десятилетиями применяли невозвратные аппараты, ступени которых после доставки полезной нагрузки остаются в космосе. В большинстве случаев они постепенно сходят с околоземной орбиты и сгорают при входе в атмосферу Земли.
Но иногда при дальних запусках и большом количестве неизрасходованного топлива верхняя ступень может выйти на самостоятельную хаотическую орбиту и затеряться в космосе. Как правило, после завершения основного этапа миссии компании перестают отслеживать траектории отработавших ступеней, и те становятся космическим мусором. Видимо, так и произошло со второй ступенью ракеты Falcon 9, доставившей DSCOVR к месту назначения.
Интересно, что в SpaceX ничего не ответили на запрос о том, может ли WE0913A быть ступенью ее ракеты. Это значит, что за ней не следили после отделения. Возможно, она вышла на орбиту Солнца, как было с ракетой-носителем миссии "Чанъэ-2". Или, скорее всего, осталась на высокой околоземной орбите. Там с 1960-1980-х годов "болтается" несколько десятков фрагментов ракет. Некоторые, вероятно, уже упали на Луну или сделают это в будущем.
Судьба космического мусора
С запуском сразу нескольких лунных миссий пространство вокруг спутника Земли становится все более оживленным. И вопрос, куда это все потом упадет, уже не праздный, особенно в свете планов по строительству там постоянных баз.
Но пока, похоже, столкновение с Луной — более безопасный и экологически чистый вариант избавления от отработавших ступеней, чем отправка их обратно к Земле. Несмотря на то что подавляющее большинство таких объектов сгорает в атмосфере, отдельные фрагменты все же долетают до земной поверхности и представляют определенную опасность. Поэтому траектории ракет стараются рассчитать так, чтобы объекты упали в океан. Но даже при полном сгорании частицы оксидов металлов остаются в верхних слоях атмосферы Земли.
Теоретически полеты дальних космических миссий можно спланировать так, чтобы ступени ракет-носителей выходили на вытянутую окололунную орбиту и в конце концов сталкивались с Луной в определенное время. В таком случае ударные события можно использовать для изучения глубинного строения спутника Земли. Но для этого на его поверхности необходимо разместить сеть сейсмических датчиков.
