【博科园-科学科普】2018年2月6日，SpaceX成功发射了猎鹰重型火箭进入轨道。这对私人航空公司来说是一个重大的时刻，也是航天飞行的重大突破。猎鹰重型火箭不仅是目前服役中最强大的火箭，也是第一个依靠可重复使用的助推器的重型运载火箭(其中两个在发射后成功回收)。
斯达曼驾驶他的特斯拉到太空。图片版权：SpaceX
同样有趣的是火箭的货物，它由马斯克的樱桃红特斯拉跑车和驾驶员座位上的太空服组成。根据马斯克所说：这辆车和它的“飞行员”(Starman)最终将实现与火星之间的Hohmann转移轨道，并在火星上停留长达10亿年之久。然而根据一项新的研究，这款跑车将会与金星或地球相撞的可能性很小。
这项研究最近发表，题目是“汽车的随机游动及其与行星的碰撞概率”。这项研究是由多伦多大学的助理教授Hanno Rein进行的。丹尼尔·塔马约(Daniel Tamayo)是行星科学中心(CPS)和加拿大理论天体物理研究所(CITA)的博士后研究员。布拉格查尔斯大学天文研究所的David Vokrouhlick。
埃隆·马斯克(Elon Musk)的特斯拉跑车(Tesla Roadster)被装载在猎鹰重型(Falcon Heavy)的有效载荷舱中。图片版权：SpaceX
原始飞行计划有可能把跑车进入一个稳定后绕火星运行。据来自科罗拉多州的航空航天工程师Max Fagin和一位太空夏令营的毕业生说：这款跑车将在2018年10月前接近火星绕火星轨道运行。然而在接下来的几百万年里，这个轨道不排除与地球的近距离接触。Rein和他的同事们考虑了这样的亲密接触可能会在那个时候改变Roadster的轨道。
利用NASA的“新视野号”界面的数据来确定所有太阳行星和Roadster的初始位置，该团队计算出了未来车辆与类地行星之间的近距离接触的可能性，以及由此产生的碰撞的可能性。Roadster与近地小行星(NEAs)和地球-月球系统的ejecta有一些相似之处。简而言之NEAs渗透到太阳系内部，经常穿越类地行星的轨道，并与它们发生近距离接触(导致偶然碰撞)。
此外来自地球和月球的喷出物也与类地行星有近距离接触，并与它们发生碰撞。然而特斯拉跑车在两个关键方面是独一无二的：第一，它起源于地球，而不是通过强大的共振从小行星带进入内部太阳系。第二，当它离开地球时，它的发射速度会更高，这往往会造成更少的影响。考虑到特殊的初始条件，甚至是奇怪的物体，探索它的动力学和最终的命运仍然是一个有趣的问题。
猎鹰重型火箭在佛罗里达州卡纳维拉尔角的美国宇航局肯尼迪航天中心发射，发射地点是LC-39A。图片版权：SpaceX
另一个挑战是随着时间的推移，影响的概率会发生多大的变化。虽然在短期内(也就是未来几年)可以排除发生碰撞的可能性，但在随后的近距离接触中，Roadster的混乱轨道是很难预测的。因此研究小组进行了一个统计计算，以了解随着时间的推移，跑车的轨道和速度会如何变化。在他们的研究中：考虑到特斯拉是从地球上发射的，这两个物体有相交的轨道，并多次发生近距离接触。在~2.8年的synodic时间尺度上，物体到达相同的轨道经度。他们开始考虑在接下来的1000年里，在接下来的48个轨道上，Roadster的轨道会如何发展。
然后他们扩展了分析，以考虑长期的进化，在接下来的350万年中包含240个轨道。他们发现在一万年的时间尺度上，跑车的轨道仍然停留在与地球紧密接触的区域。然而随着时间的推移，模拟结果显示由于共振和长期的影响，跑车将会体验到偏心的变化。随着时间的推移，这将会导致道路和金星之间频繁的相互作用，与火星的亲密接触成为可能。在足够长的时间内，研究小组甚至预测到水星轨道的相互作用是可能的(尽管可能性不大)。
不要惊慌，不要惊慌。图片版权：SpaceX
最后模拟结果显示，在超过100万年的时间里，与类地行星发生碰撞的可能性不大，但并非不可能。虽然可能性很小，但他们倾向于最终与地球相撞。或者像他们说的那样：管在我们的模拟中有几次与火星的亲密接触，但没有一个会导致物理碰撞，发现特斯拉与地球相撞的几率为6%。鉴于马斯克希望他的Roadster能在火星轨道上停留10亿年，而且外星人可能最终会找到它，它与地球或金星相撞的可能性有点令人失望。
为什么要把这样一个独特的有效载荷送入太空，如果它还会回来呢?尽管如此，它在太空中漂浮数百万年的可能性仍然存在。如果有任何担心，这名Roadster将对未来的任务或地球本身构成威胁，考虑一下斯塔曼在进入太空时所看到的信息——不要惊慌！假设人类现在还活着，那么更大的危险将是这样的古董会在我们的大气层中烧毁。几百万年之后，斯塔曼肯定会成为一个大明星！
知识：科学无国界，博科园-科学科普
参考：arXiv
