Еще в октябре объявление о первом межзвездном астероиде вызвало волнение волнения. С того времени астрономы провели последующие наблюдения объекта, известного как 1I / 2017 U1 (он же Oumuamua), и отметили некоторые довольно интересные вещи об этом. Например, из быстрых изменений в его яркости, было установлено, что астероид является скалистым и металлическим, и довольно странной формы.
Наблюдения за орбитой астероида также показали, что он совершил самый близкий проход к нашему Солнцу в сентябре 2017 года, и в настоящее время он возвращается в межзвездное пространство. Из-за тайн, которые держит это тело, есть те, кто выступает за его перехват и исследование. Одной из таких групп является Project Lyra, которая недавно выпустила исследование с подробным описанием проблем и преимуществ, которые может представлять такая миссия.
Исследование, недавно появившееся в Интернете под названием «Проект Лира: Отправка космического корабля на 1I /« Oumuamua (бывший A / 2017 U1), Межзвездный астероид », было проведено членами Инициативы по межзвездным исследованиям (i4iS) - добровольная организация, которая занимается тем, чтобы сделать межзвездные космические путешествия реальностью в ближайшем будущем. Исследование было поддержано Asteroid Initiatives LLC, компанией по поиску астероидов, которая занимается исследованием и коммерческой эксплуатацией астероидов.
Напомним, что когда Oumuamua впервые наблюдался 19 октября 2017 года астрономами, использующими панорамный телескоп и систему быстрого реагирования Гавайского университета (Pan-STARRS), первоначально считалось, что объект (тогда известный как C / 2017 U1) комета Однако последующие наблюдения показали, что на самом деле это был астероид, и он был переименован в 1I / 2017 U1 (или 1I / Oumuamua).
Последующие наблюдения, сделанные с помощью Очень Большого Телескопа (VLT) ESO, смогли наложить ограничения на размер, яркость, состав, цвет и орбиту астероида. Они показали, что `Oumuamua имеет длину около 400 метров (1312 футов), очень вытянут, и вращается вокруг своей оси каждые 7,3 часа - на это указывает то, как его яркость изменяется в десять раз.
Было также определено, что он богат скалами и металлами и содержит следы толинов - органических молекул, которые были облучены ультрафиолетовым излучением. Астероид также имеет чрезвычайно гиперболическую орбиту с эксцентриситетом 1,2, которая в настоящее время выводит его из нашей Солнечной системы. Предварительные расчеты его орбиты также показали, что он исходил из общего направления Веги, самой яркой звезды в северном созвездии Лиры.
Принимая во внимание, что этот астероид по своей природе является сверхсолнечным, миссия, которая сможет его изучить, может многое рассказать нам о системе, в которой он сформировался. Его появление в нашей системе также повысило осведомленность о внесолнечных астероидах, новом классе межзвездных объектов, которые, по оценкам астрономов, теперь поступают в нашу систему со скоростью около одного в год.
Из-за этого команда Project Lyra считает, что изучение 1I / Oumuamua было бы уникальной возможностью. Как они утверждают в своем исследовании:
«Поскольку 1I /‘ Oumuamua является ближайшей макроскопической выборкой межзвездного материала, вероятно, с изотопной сигнатурой, отличной от любого другого объекта в нашей солнечной системе, научную отдачу от выборки объекта трудно преуменьшить. Детальное изучение межзвездных материалов на межзвездных расстояниях, вероятно, пройдет через несколько десятилетий, даже если, например, проект «Стремительная инициатива прорывных инициатив» активно реализуется. Следовательно, интересный вопрос заключается в том, существует ли способ использовать эту уникальную возможность, отправив космический корабль в 1I / ‘Oumuamua для проведения наблюдений с близкого расстояния».
Но, конечно, встреча с этим астероидом ставит много задач. Наиболее очевидным является скорость и тот факт, что 1I / Oumuamua уже выходит из нашей Солнечной системы. На основе расчетов орбиты астероида было установлено, что 1I / `Oumuamua движется со скоростью 26 км / с, что составляет 95 000 км / час (59 000 миль в час).
Ни одна миссия в истории освоения космоса не проходила так быстро, и самые быстрые на сегодняшний день миссии смогли справиться только с двумя третями этой скорости. Это включает в себя самый быстрый космический корабль, чтобы покинуть Солнечную систему (Вояджер 1) и самый быстрый космический корабль на старте Новые горизонты миссии). Поэтому создание миссии, которая могла бы ее решить, было бы серьезной задачей. Как команда написала:
«Это значительно быстрее, чем любой объект, который человечество когда-либо запускало в космос. Voyager 1, самый быстрый объект, который когда-либо строил человечество, имеет гиперболическую избыточную скорость 16,6 км / с. Поскольку 1I / ‘Oumuamua уже покидает нашу солнечную систему, любой космический корабль, запущенный в будущем, должен будет преследовать его».
Однако, как они утверждают, решение этой проблемы неизбежно приведет к ключевым инновациям и разработкам в области технологий освоения космоса. Очевидно, что запуск такой миссии должен был произойти раньше, чем позже, учитывая быструю скорость перемещения астероида. Но любая миссия, начатая в течение нескольких лет, не сможет воспользоваться последующими техническими разработками.
Как отметил на своем сайте знаменитый писатель Пол Глистер, один из основателей Tau Zero Foundation и создатель Centauri Dreams:
«Задача огромна: 1I /’ Oumuamua обладает гиперболической избыточной скоростью 26 км / с, что соответствует скорости 5,5 а.е. / год. Он будет за пределами орбиты Сатурна в течение двух лет. Это намного быстрее, чем любой объект, который человечество когда-либо запускало в космос ».
Таким образом, любая миссия, установленная на 1I / `Oumuamua, повлечет за собой три заметных компромисса. К ним относятся компромисс между временем прохождения и дельтой V (то есть скоростью космического корабля), компромисс между датой запуска и временем прохождения и компромисс между датой запуска / временем прохождения и характеристической энергией. Характеристическая энергия (C3) относится к квадрату гиперболической избыточной скорости или скорости на бесконечности относительно Солнца.
Наконец, что не менее важно, это компромисс между избыточной скоростью космического корабля при запуске и его избыточной скоростью относительно астероида во время столкновения. Избыточная скорость предпочтительнее при запуске, так как это приведет к сокращению времени в пути. Но высокая избыточная скорость во время столкновения будет означать, что у космического корабля будет меньше времени для проведения измерений и сбора данных о самом астероиде.
Учитывая все это, команда затем рассматривает различные возможности для создания космического корабля, который будет опираться на импульсную двигательную систему (то есть одну с достаточно короткой продолжительностью тяги). Кроме того, они предполагают, что эта миссия не будет включать какие-либо планетарные или солнечные пролеты, и будет летать прямо к 1I / `Oumuamua. Из этого устанавливаются некоторые основные параметры, которые они затем выкладывают.
«Подводя итог, трудность достижения 1I /‘ Oumuamua является функцией времени запуска, гиперболической избыточной скорости и продолжительности миссии », - указывают они. «Будущие дизайнеры миссий должны будут найти соответствующие компромиссы между этими параметрами. Для реалистичной даты запуска через 5–10 лет гиперболическая избыточная скорость составляет порядка от 33 до 76 км / с при столкновении на расстоянии далеко за Плутоном (50–200 AU) ».
Наконец, что не менее важно, авторы рассматривают различные архитектуры миссий, которые в настоящее время разрабатываются. К ним относятся те, которые будут определять приоритетность срочности (то есть запуск в течение нескольких лет), такие как система космического запуска НАСА (SLS), которая, как они утверждают, упростит структуру миссии. Другим примером является ракета «Большой сокол» (BFR) от SpaceX, которая, как они утверждают, может обеспечить прямую миссию к 2025 году благодаря своей технике дозаправки в космосе.
Однако, эти типы миссий также потребовали бы полета Юпитера, чтобы обеспечить гравитационную помощь. В поисках более долгосрочных технологий, которые бы подчеркивали более продвинутые технологии, они также рассматривают технологию, управляемую солнечным парусом. Это подтверждается концепцией Starshot от Breakthrough Initiatives, которая обеспечит гибкость миссии и возможность быстрого реагирования на будущие неожиданные события.
Хотя этот подход повлечет за собой ожидание, возможность будущих встреч с межзвездным астероидом, он позволит быстро отреагировать и выполнить миссию, которая может покончить с гравитацией. Это также может привести к появлению особенно привлекательной концепции миссии, которая заключается в отправке крошечных скоплений зондов на встречу с астероидом. Хотя это повлечет за собой значительные инвестиции, стоимость инфраструктуры оправдывает расходы, утверждают они.
В итоге команда определила, что необходимы дальнейшие исследования и разработки, что подтверждает важность проекта Lyra. Как они пришли к выводу:
«[Миссия] на объекте расширит границы того, что технологически возможно сегодня. Миссия, использующая обычную химическую двигательную систему, была бы возможна с использованием полета Юпитера для гравитации, чтобы помочь в близком столкновении с Солнцем. При наличии подходящих материалов можно использовать технологию солнечного паруса или лазерные паруса… Будущая работа в рамках проекта Lyra будет сосредоточена на более подробном анализе различных концепций миссии и технологических вариантов, а также на выборе 2-3 перспективных концепций для дальнейшего развития ».
Это давняя аксиома, что огромные проблемы необходимы для инноваций и изменений. В связи с этим появление Oumuamua в нашей Солнечной системе стимулировало интерес к исследованию межзвездных астероидов. И хотя возможность исследовать этот астероид может быть невозможна в ближайшие несколько лет, появление будущих каменистых нарушителей в нашей Системе может быть просто достижимо.
