Итак, запущенный шарик летит по эллиптической орбите с фокусами, близкими к центру планеты. Вне зависимости от высоты h время его полета до возвращения на ту же высоту равняется обороту фургона. Если скорость V1 небольшая по сравнению с первой космической, то он просто геометрически пролетит несколько вперед, по возвращению на ту же высоту. Т.е. вперед пролетит.
Причем это касается и случая в (8), я там просто не учел, что они одновременно возвращаются, а значит первая космическая у фургона никак быть не может, т.е. случай 8 просто не возможен (в случае если у фургона первая космическая, то запущенный шарик не упадет одновременно со временем когда фургон сделает полный оборот)