Już w październiku ogłoszenie pierwszej międzygwiezdnej asteroidy wywołało falę podniecenia. Od tego czasu astronomowie przeprowadzili obserwacje obiektu znanego jako 1I / 2017 U1 (alias. „Oumuamua) i odnotowali kilka dość interesujących rzeczy na jego temat. Na przykład na podstawie szybkich zmian jego jasności ustalono, że asteroida jest skalista i metaliczna, a raczej dziwnie ukształtowana.
Obserwacje orbity asteroidy ujawniły również, że zbliżyła się ona do naszego Słońca we wrześniu 2017 roku i obecnie jest w drodze powrotnej do przestrzeni międzygwiezdnej. Z powodu tajemnic, jakie kryje się w tym ciele, są tacy, którzy opowiadają się za przechwyceniem go i zbadaniem. Jedną z takich grup jest Project Lyra, która niedawno opublikowała badanie szczegółowo opisujące wyzwania i korzyści płynące z takiej misji.
Badanie, które niedawno pojawiło się w Internecie pod tytułem „Projekt Lyra: Wysyłanie statku kosmicznego do 1I /„ Oumuamua (wcześniej A / 2017 U1), asteroida międzygwiezdna ”, zostało przeprowadzone przez członków Initiative for Interstellar Studies (i4iS) - a organizacja wolontariacka, której celem jest sprawienie, by międzygwiezdne podróże kosmiczne stały się rzeczywistością w najbliższej przyszłości. Badanie zostało wsparte przez Asteroid Inicjatywy LLC, firmę zajmującą się poszukiwaniem planetoid, której zadaniem jest ułatwianie eksploracji i komercyjnego wykorzystania planetoid.
Reasumując, kiedy 19 października 2017 r. Po raz pierwszy zaobserwowano Oumuamua, przez astronomów korzystających z panoramicznego teleskopu geodezyjnego i systemu szybkiego reagowania Uniwersytetu Hawajskiego (Pan-STARRS), obiekt początkowo uważany był za C / 2017 U1) kometa Późniejsze obserwacje ujawniły jednak, że była to asteroida, której nazwę zmieniono na 1I / 2017 U1 (lub 1I / Oumuamua).
Dalsze obserwacje wykonane za pomocą bardzo dużego teleskopu ESO (VLT) były w stanie nałożyć ograniczenia na rozmiar, jasność, skład, kolor i orbitę asteroidy. Ujawniły one, że „Oumuamua mierzył około 400 metrów (1312 stóp) długości, jest bardzo wydłużony i obraca się wokół własnej osi co 7,3 godziny - na co wskazuje sposób, w jaki jego jasność zmienia się dziesięciokrotnie.
Stwierdzono również, że jest bogaty w kamień i metal oraz zawiera śladowe ilości tholin - cząsteczek organicznych, które zostały napromieniowane promieniowaniem UV. Asteroida ma również wyjątkowo hiperboliczną orbitę - z mimośrodem 1,2 - która obecnie zabiera ją z naszego Układu Słonecznego. Wstępne obliczenia orbity wykazały również, że pierwotnie pochodziła z ogólnego kierunku Vegi, najjaśniejszej gwiazdy w północnej konstelacji Lyry.
Biorąc pod uwagę, że ta asteroida ma naturę pozasłoneczną, misja, która byłaby w stanie zbadać ją z bliska, mogłaby z pewnością wiele powiedzieć o układzie, w którym się utworzyła. Jego przybycie do naszego systemu podniosło również świadomość na temat planetoid pozasłonecznych, nowej klasy obiektów międzygwiezdnych, które według szacunków astronomów przybywają do naszego systemu w tempie około jednego rocznie.
Z tego powodu zespół odpowiedzialny za projekt Lyra uważa, że studiowanie 1I / Oumuamua byłoby okazją do tego, aby raz w życiu. Jak stwierdzają w swoim badaniu:
„Ponieważ 1I /„ Oumuamua jest najbliższą makroskopową próbką materiału międzygwiezdnego, prawdopodobnie o sygnaturze izotopowej innej niż jakikolwiek inny obiekt w naszym Układzie Słonecznym, zwroty naukowe z próbkowania obiektu są trudne do zrozumienia. Szczegółowe badania materiałów międzygwiezdnych w odległości międzygwiezdnej są prawdopodobnie odległe o dziesięciolecia, nawet jeśli na przykład projekt Starshot przełomowych inicjatyw jest intensywnie realizowany. Dlatego interesujące jest pytanie, czy istnieje sposób na wykorzystanie tej wyjątkowej okazji, wysyłając statek kosmiczny do 1I / „Oumuamua w celu dokonywania obserwacji z bliskiej odległości”.
Oczywiście spotkanie z tą asteroidą wiąże się z wieloma wyzwaniami. Najbardziej oczywistym jest szybkość i fakt, że 1I / Oumuamua jest już w drodze z naszego Układu Słonecznego. Na podstawie obliczeń orbity asteroidy ustalono, że 1I / `Oumuamua podróżuje z prędkością 26 km / s - co daje prędkość 95 000 km / h (59 000 mil / godz.).
Żadna misja w historii eksploracji kosmosu nie odbyła się tak szybko, a najszybsze jak dotąd misje były w stanie poradzić sobie z około dwiema trzecimi prędkości. Obejmuje to najszybszy statek kosmiczny, który opuści Układ Słoneczny (Voyager 1) i najszybszy statek kosmiczny podczas startu ( Nowe Horyzonty misja). Stworzenie misji, która mogłaby to nadrobić, byłoby dużym wyzwaniem. Jak napisał zespół:
„Jest to [znacznie] szybciej niż jakikolwiek obiekt, który ludzkość kiedykolwiek wystrzeliła w kosmos. Voyager 1, najszybszy obiekt, jaki ludzkość kiedykolwiek zbudowała, ma hiperboliczną nadwyżkę prędkości 16,6 km / s. Ponieważ 1I / „Oumuamua już opuszcza nasz Układ Słoneczny, każdy statek kosmiczny wystrzelony w przyszłości musiałby go ścigać”.
Jednak, jak twierdzą dalej, podjęcie tego wyzwania nieuchronnie doprowadziłoby do kluczowych innowacji i rozwoju technologii eksploracji kosmosu. Oczywiście rozpoczęcie takiej misji musiało nastąpić wcześniej niż później, biorąc pod uwagę szybki ruch asteroidy. Ale żadna misja, która zostanie uruchomiona w ciągu kilku lat, nie będzie mogła skorzystać z późniejszych zmian technicznych.
Jak napisał na swojej stronie internetowej słynny pisarz Paul Glister, jeden z założycieli Fundacji Tau Zero i twórca Centauri Dreams:
„Wyzwanie jest ogromne: 1I / O Oumuamua ma hiperboliczny nadmiar prędkości 26 km / s, co przekłada się na prędkość 5,5 AU / rok. Będzie za orbitą Saturna za dwa lata. Jest to o wiele szybsze niż jakikolwiek obiekt, który ludzkość kiedykolwiek wystrzeliła w kosmos. ”
Jako taka, każda misja zamontowana w 1I / `Oumuamua wiązałaby się z trzema znaczącymi kompromisami. Obejmują one kompromis między czasem podróży a deltą V (tj. Prędkość statku kosmicznego), kompromis między datą startu i czasem podróży oraz kompromis między datą startu / czasem podróży a charakterystyczną energią. Energia charakterystyczna (C3) odnosi się do kwadratu hiperbolicznej prędkości nadmiarowej lub prędkości w nieskończoności względem Słońca.
Ostatnim, ale nie mniej ważnym, jest kompromis między nadmierną prędkością statku kosmicznego podczas startu i jego nadmierną prędkością względem asteroidy podczas starcia. Nadmierna prędkość jest lepsza podczas startu, ponieważ spowoduje to krótsze czasy podróży. Ale duża nadwyżka prędkości podczas spotkania oznaczałaby, że statek kosmiczny miałby mniej czasu na przeprowadzenie pomiarów i zebranie danych na samej asteroidzie.
Biorąc to wszystko pod uwagę, zespół bierze następnie pod uwagę różne możliwości stworzenia statku kosmicznego, który opierałby się na impulsowym układzie napędowym (tj. O wystarczająco krótkim ciągu). Ponadto zakładają, że misja ta nie obejmowałaby żadnych planet ani słonecznych przelotów i leciałaby bezpośrednio do 1I / `Oumuamua. Na tej podstawie ustalane są podstawowe parametry, które następnie określają.
„Podsumowując, trudność w osiągnięciu 1I /„ Oumuamua jest funkcją, kiedy wystrzelić, nadmierną prędkością hiperboliczną i czasem trwania misji ”- wskazują. „Przyszli projektanci misji musieliby znaleźć odpowiednie kompromisy między tymi parametrami. Dla realistycznej daty premiery za 5 do 10 lat, hiperboliczna nadwyżka prędkości jest rzędu od 33 do do 76 km / s przy spotkaniu w odległości daleko poza Plutonem (50-200AU). ”
Wreszcie, autorzy rozważają różne architektury misji, które są obecnie opracowywane. Należą do nich te, które priorytetowo potraktują jako pilne (tj. Uruchomienie w ciągu kilku lat), takie jak Space Launch System (SLS) NASA - które, jak twierdzą, uprościłyby projekt misji. Kolejną jest rakieta Big Falcon (BFR) SpaceX, która, jak twierdzą, mogłaby umożliwić bezpośrednią misję do 2025 roku dzięki technice tankowania w kosmosie.
Jednak tego rodzaju misje wymagałyby również przelotu Jowisza w celu zapewnienia pomocy grawitacyjnej. Szukając bardziej długoterminowych technik, które podkreślałyby bardziej zaawansowane technologie, rozważają także technologię napędzaną energią słoneczną. Przykładem tego jest koncepcja Starshot w Przełomowych inicjatywach, która zapewni elastyczność misji i możliwość szybkiego reagowania na przyszłe nieoczekiwane zdarzenia.
Chociaż takie podejście pociągałoby za sobą oczekiwanie, możliwość przyszłych spotkań z międzygwiezdną asteroidą, umożliwiłoby szybką reakcję i misję, która mogłaby wyeliminować asysty grawitacyjne. Mogłoby również umożliwić szczególnie atrakcyjną koncepcję misji, która polega na wysyłaniu małych rojów sond na spotkanie z asteroidą. Jakkolwiek twierdzą, że wymagałoby to znacznych inwestycji, wartość infrastruktury uzasadniałaby koszty.
Ostatecznie zespół stwierdził, że konieczne są dalsze badania i rozwój, co potwierdza znaczenie projektu Lyra. Jak stwierdzili:
„Misja [obiektu] w tym obiekcie przesunie granicę tego, co jest dziś technologicznie możliwe. Misja wykorzystująca konwencjonalny chemiczny układ napędowy byłaby wykonalna przy użyciu przelotu Jowisza, aby wspomóc grawitację podczas bliskiego spotkania ze Słońcem. Biorąc pod uwagę odpowiednie materiały, można zastosować technologię żagla słonecznego lub żagle laserowe… Przyszłe prace w ramach projektu Lyra będą koncentrować się na bardziej szczegółowej analizie różnych koncepcji misji i opcji technologicznych oraz na wyborze 2-3 obiecujących koncepcji dalszego rozwoju. ”
Jest to odwieczny aksjomat, że trudne wyzwania są niezbędne dla innowacji i zmian. Pod tym względem pojawienie się Oumuamua w naszym Układzie Słonecznym wzbudziło zainteresowanie badaniem planetoid międzygwiezdnych. I chociaż możliwość eksploracji tej asteroidy może nie być możliwa w ciągu najbliższych kilku lat, pojawienie się przyszłych skalistych intruzów w naszym Systemie może być osiągalne.
