每逢 阿波罗 11 号登月周年纪念日，月球登陆阴谋论者就会格外活跃。虽然科学家们已经驳斥了阴谋论者最常提出的论点，例如 阿波罗计划的旗帜如何在真空中飘动，但有一个我们不太常看到但却能有力证明我们确实登陆过月球的方法：阿波罗 16 号月球车扬起的尘埃的运动轨迹。
阿波罗 16 号是第二次携带月球车登陆月球的阿波罗任务。1972 年 4 月，指令长约翰·杨和登月舱驾驶员查理·杜克在月球的笛卡尔地区探索了超过 20 小时。月球车让他们能够比步行覆盖更广的区域，还提供了独特的越野体验。在飞行中拍摄的照片和视频中，有一段杜克拍摄的著名片段，展示了杨以最高速度驾驶月球车，扬起其身后的月壤（或月尘）。这就是所谓的“大奖赛”。但这段视频不仅让地球上的人类无比嫉妒，它还提供了我们确实登陆过月球的有趣证据。
关键在于月球车后方扬起尘埃的轨迹。这正是科罗拉多大学博尔得分校大气与空间物理学实验室的两位科学家 Hsiang-Wen Hsu 和 Mihály Horányi 所研究的。
Hsu 和 Horányi 首先将阿波罗 16 号“大奖赛”的录像分解成单独的图像，每张图像对应视频的一帧。从这些图像中，他们选择了两个系列，显示月球车以恒定速度且与相机呈直角行驶。这让他们尽可能接近二维平面，将追踪尘埃的任务简化为在以月球车后挡泥板为原点的两个轴上绘制尘埃的运动。水平轴延伸在月球车后方代表速度，垂直轴从挡泥板延伸代表高度。
由于图像中的尘埃非常细小，无法追踪单个颗粒。相反，他们将尘埃云的顶部作为标记。追踪尘埃云的运动清晰地显示了特征性的“公鸡尾巴”状轨迹，而不是我们会在月球车驶过地球上的尘埃时看到的简单抛物线轨迹。这种特殊的“公鸡尾巴”形状取决于月球环境：尘埃颗粒的初始速度取决于月球车的速度、重力场强度（为地球的六分之一）以及由于月球没有明显大气而完全不存在空气阻力。将这些视觉数据转化为公式，Hsu 和 Horányi 能够将尘埃在图表上绘制出来，将“大奖赛”中的“公鸡尾巴”变成了数学可视化。
所以，这里就变得非常有趣了。Hsu 和 Horányi 没有仅仅停留在追踪月球尘埃颗粒的运动。他们利用相同的公式，考虑了空气阻力，绘制了地球上尘埃颗粒的轨迹。并且由于空气阻力对不同尺寸颗粒的影响截然不同，他们为了更准确，还为地球上的尘埃取了两个不同的数值。
两位科学家在一个图表上绘制了四种颗粒的运动，两种在月球环境中（实线）和两种在地球环境中（虚线）。图表显示，在任何环境中，颗粒都以相同的初始速度开始，但它们的弹道路径却非常不同。地球上的空气阻力会使颗粒相当快地向下减速，而在月球上，缺乏空气阻力使颗粒的轨迹更长。
Hsu 和 Horányi 的结果，特别是颗粒在坐标系统 x 轴上缺乏减速，这只有在阿波罗 16 号月球车视频是在真空中拍摄的情况下才可能发生。例如，就像在月球表面发现的那种真空，这在地球上的录音棚里是不可能存在的。
_说到登月，我目前正在“直播”阿波罗 11 号任务，登月将在今天下午 4 点左右（美国东部时间）进行，舱外活动（EVA）将在大约三个小时后进行。关注我——@astVintageSpace ——获取任务的实时更新！_
_来源：Hsu 和 Horányi，“月球车尘埃轨迹中的尘埃颗粒弹道运动”，《美国物理学期刊》，第 80 卷，第 5 期。非常感谢 Mihály Horányi，我大约两年前在科罗拉多大学博尔得分校 LASP 新媒体研讨会上认识了他，他寄给了我这篇论文。虽然花了我一些时间，但我最终写成了这篇文章！_
