每逢阿波羅11號登月週年紀念日，登月騙局論者都會傾巢而出。雖然科學家已經駁斥了這些騙局論者最常見的論點，例如阿波羅旗幟在真空中也能飄揚，但有一種我們並不常看到的有趣方法可以證明我們確實登上了月球：那就是阿波羅16號月球車揚起的塵埃的運動。
阿波羅16號是第二次將月球車送上月球的阿波羅任務。 1972年4月，指令長約翰楊和登月艙駕駛查理杜克駕駛月球車在月球笛卡兒區探索了20多個小時。月球車讓他們比步行探索更廣闊的區域，也為他們帶來了獨特的越野體驗。在這次飛行中拍攝的照片和影片中，有一段由杜克拍攝的著名片段：楊駕駛月球車以最高速度行駛，揚起陣陣月壤（或稱月塵）。這段影片被稱為「大獎賽」。它不僅讓地球上的每個人都羨慕不已，也提供了人類確實成功登月的有力證據。
關鍵在於月球車後方揚起的塵埃的運動軌跡。科羅拉多大學博爾德分校大氣與太空物理實驗室的兩位科學家許祥文和米哈伊·霍拉尼正是研究了這個問題。
許和霍拉尼首先將阿波羅16號大獎賽的錄影分解成單一影像，使每個影像對應影片中的一幀。他們從這些影像中選取了兩組影像，這兩組影像顯示偵測車以恆定速度行駛，並且相對於攝影機呈直角。這使得他們能夠盡可能地接近二維平面，從而將追蹤塵埃的任務簡化為繪製塵埃運動軌跡與兩個以探測車後擋泥板為軸的座標軸之間的關係圖。水平軸延伸到偵測車後方，代表速度；垂直軸從擋泥板延伸，代表高度。
由於影像中的塵埃顆粒極為細小，無法追蹤單一塵埃顆粒。因此，他們以塵埃雲的頂部作為標記。追蹤塵埃雲的運動軌跡清晰地顯示出其特有的「雞尾狀」軌跡，而非我們在地球上看到的由探測車穿過塵埃產生的簡單拋物線弧形軌跡。這種特殊的「雞尾狀」軌跡形狀取決於月球環境：塵埃顆粒的初始速度取決於探測車的速度；月球的引力場強度僅為地球的六分之一；以及由於月球幾乎沒有大氣層而完全沒有空氣阻力。將這些視覺數據轉化為公式後，許和霍拉尼得以在圖表上繪製出塵埃的運動軌跡，將大獎賽的「雞尾狀」軌跡轉化為數學視覺化影像。
接下來才是真正有趣的地方。許和霍拉尼並沒有止步於追蹤月球塵埃顆粒的運動。他們運用同樣的公式，考慮空氣阻力，繪製了地球上塵埃顆粒的運動軌跡。由於空氣阻力對不同大小的顆粒影響巨大，為了確保結果的準確性，他們採用了兩種不同的空氣阻力值來模擬地球塵埃。
兩位科學家在一張圖表上繪製了四個粒子的運動軌跡，其中兩個粒子處於月球環境（實線），另外兩個粒子則處於地球環境（虛線）。圖表顯示，無論在何種環境下，粒子的初始速度相同，但它們的運動軌跡卻截然不同。地球上的空氣阻力使粒子迅速下落，而月球上由於缺乏空氣阻力，粒子的運動軌跡更長。
許和霍拉尼的研究結果，特別是粒子在其座標系x軸方向上沒有減速的現象，只有在阿波羅16號探測器拍攝的影像是在真空環境下才能實現。例如，像月球表面那樣的真空環境，在地球上的攝影棚是不可能存在的。
說到登月，我目前正在推特上直播阿波羅11號任務，登月將於今天下午美國東部時間4點左右進行，艙外活動（EVA）大約在三小時後開始。追蹤我的推特帳號@astVintageSpace，取得飛行全程更新！
_資料來源：Hsu 和 Horányi，“月球車塵埃軌跡中塵埃粒子的彈道運動”，《美國物理學雜誌》，第 80 卷，第 5 期。非常感謝 Mihály Horányi，我大約兩年前在加州大學博爾德分校 LASP 的新媒體研討會上認識了他，感謝他把這篇論文寄給我。我花了些時間，但最終還是完成了這篇文章！ _
