_ Dacă este lansat până în 2028, o navă spațială ar putea ajunge din urmă cu 'Oumuamua în 26 de ani

În octombrie 2017, obiectul interstelar 'Oumuamua a trecut prin sistemul nostru solar, lăsând multe întrebări în urma lui. Nu numai că a fost primul obiect de acest gen observat vreodată, dar datele limitate pe care le-au obținut astronomii în timp ce a ieșit din sistemul nostru solar i-au lăsat pe toți să-și scărpină capul. Chiar și astăzi, la aproape cinci ani după ce acest vizitator interstelar și-a făcut zborul, oamenii de știință sunt încă nesiguri cu privire la natura și originile sale adevărate. În cele din urmă, singura modalitate de a obține răspunsuri reale de la „Oumuamua este să ajungi din urmă.

Destul de interesant, există multe propuneri pe masă pentru misiuni care ar putea face exact asta. Luați în considerare Proiectul Lyra, o propunere a Institutului pentru Studii Interstelare (i4is), care s-ar baza pe tehnologia avansată de propulsie pentru a se întâlni cu obiectele interstelare (ISO) și a le studia. Potrivit celui mai recent studiu al lor, dacă conceptul lor de misiune ar fi lansat în 2028 și ar efectua o manevră complexă Jupiter Oberth (JOM), acesta ar fi capabil să ajungă din urmă pe 'Oumuamua în 26 de ani.

Pe 30 octombrie 2017. , la mai puțin de două săptămâni după ce 'Oumuamua a fost detectat, Inițiativa pentru Studii Interstelare (i4is) a inaugurat Proiectul Lyra. Scopul acestui studiu de concept a fost de a determina dacă o misiune de întâlnire cu 'Oumuamua era fezabilă folosind tehnologiile actuale sau pe termen scurt. De atunci, echipa i4is a efectuat studii care au luat în considerare recuperarea ISO cu ajutorul propulsiei nuclear-termice (NTP) și a unei nave cu vele cu laser, similar cu Breakthrough Starshot — un concept de misiune interstelară pentru atingerea Alpha Centauri în 20 de ani.

Așa cum descriu ei în studiul lor, majoritatea metodelor propuse anterior pentru atingerea 1I/'Oumuamua folosind tehnologii pe termen scurt necesită o manevră solară Oberth (SOM). Un exemplu perfect este Sundiver, o propunere a cercetătorului Coryn Bailer-Jones de la Institutul Max Planck pentru Astronomie (MPIA). Așa cum a descris-o pentru Universe Today într-un articol anterior, acest concept se bazează pe presiunea radiației solare pentru a obține o viteză foarte mare cu o velă ușoară.

„Principiul efectului Oberth este de a aplica impulsul atunci când te miști cel mai repede în raport cu corpul pe care îl orbitezi, care este soarele, în cazul Sundiver”, a spus el. „Cu cât ești mai aproape de soare pe orbita ta, cu atât vei fi mai rapid. Așa că, pentru a profita de efectul Oberth, trebuie să te apropii cât mai mult posibil de soare.”

La inimă. a SOM și a altor manevre Oberth este o tehnică cunoscută sub numele de asistență gravitațională, care a fost folosită pentru a explora sistemul solar încă de la începutul anilor 1970. Această tehnică implică utilizarea forței gravitaționale a trei corpuri, inclusiv a navei spațiale, un al doilea corp care oferă „asistență” (de obicei o planetă mare) și corpul central despre care este controlată calea navei spațiale.

Adam Hibberd, un cercetător la i4is, a fost autorul principal al acestui ultim studiu Lyra, intitulat „Proiect Lyra: O misiune la 1I/'Oumuamua fără manevră solară Oberth”. Înainte de a se alătura i4is, Hibberd a fost un inginer aerospațial care a dezvoltat Optimum Interplanetary Trajectory Software (OITS). Când 'Oumuamua a fost detectat, el a decis să folosească OITS cu acest ISO ca destinație dorită. După ce a aflat despre Proiectul Lyra, el sa alăturat lor și eforturilor lor de cercetare la scurt timp după aceea.

Așa cum a explicat pentru Universe Today prin e-mail, manevra solară Oberth (SOM) se bazează pe trei modificări discrete ale vitezei (alias. impulsuri) pentru a ieși din sistemul solar. Acestea includ:

„Acest scenariu cu trei impulsuri a fost descoperit de Theodore Edelbaum în 1959, deși termenul SOM pare să se fi rămas. Este optim pentru combustibil pentru a genera viteze mari din sistemul solar. Acesta este exact ceea ce este necesar pentru a prinde un ISO atunci când ISO a trecut de periheliu și se retrage rapid de la soare.

„Cu toate acestea, această configurație teoretică nu ține cont de Jupiter. Astfel, ca o ușoară modificare a acestui lucru, dacă încetinim la pasul 2 cu ajutorul unui asistență gravitațională inversă a lui Jupiter, atunci putem obține evadarea cu și mai puțin Din cauza faptului că SOM este atât de eficient la generarea de viteze mari, a fost folosit pentru a cerceta misiuni către ISO."

Căutând alternative la un SOM, Hibbert și colegii săi au luat în considerare utilizarea unui sistem testat în timp. traseu care ar încorpora puternica atracție gravitațională a lui Jupiter. O parte din motivația lor pentru aceasta au fost provocările inerente pe care le prezintă manevra de asistare a gravitației solare. Deși această manevră arată grozav pe hârtie, nu a fost niciodată executată înainte și, prin urmare, are un nivel scăzut de pregătire a tehnologiei (TRL).

Mai mult, există problema cât de multă încălzire va avea loc ca nava spațială realizează periheliu în timpul pasului 3 (între 3 și 10 raze solare). Aceste probleme au fost abordate într-un studiu recent al NASA privind fizica solară și spațială intitulat „Interstellar Probe: Humanity's Journey to Interstellar Space”. Acest studiu a fost realizat pentru Solar and Space Physics 2023–2032 Decadal Survey, care a inclus (printre altele) concepte pentru o sondă interstelară. În Anexa D2.2., studiul abordează protecția termică în contextul unei manevre Oberth solare:

„Spre deosebire de misiunile anterioare, în care era necesar un design de scut pentru o anumită distanță solară, provocarea Sondei Interstelare este pentru a vedea cât de aproape de soare se poate apropia o navă spațială în mod realist. Pe măsură ce distanța solară scade, unghiul de umbra crește, iar dimensiunea scutului, în raport cu nava spațială, crește semnificativ.

„Deoarece un concept conceptual. efortul de proiectare nu poate include toate limitele de proiectare a materialelor, fabricare și testare ale designului complet, recomandarea finală a distanței permise la soare se face pe baza punctului în care proiectul pare să se deplaseze de la foarte dificil la imposibil."

După cum demonstrează pe deplin Parker Solar Probe, apropierea de soare necesită un scut termic care poate face față căldurii și radiațiilor extreme. În cazul lui Parker, acel scut măsoară aproximativ 2,44 metri (8 ft) în diametru și cântărește aproape 72,5 kg (160). lbs). În timp ce dimensiunea și masa unui el la scut pentru Lyra nu ar fi identic, este un pariu corect că un scut termic solar ar avea ca rezultat o mulțime de masă suplimentară pentru vela luminoasă.

Ca alternativă, Hibberd și echipa sa au recomandat o manevră Jupiter Oberth (JOM), care s-ar lansa de pe Pământ, se va balansa în jurul lui Venus și al Pământului, va efectua o manevră în spațiu adânc (DSM), se va balansa din nou pe lângă Pământ, apoi va primi o asistență gravitațională folosind atracția gravitațională a lui Jupiter. Acest lucru este rezumat de acronimul V-E-DSM-E-J sau cel mai des folosit V-E-E-GA - Venus, Earth, Earth, Gravity Assist. După cum a indicat Hibberd, această manevră ar avea mai multe avantaje față de un SOM, printre care:

„[Nu] ar necesita un scut termic greu și, de asemenea, nu ar avea nevoie de: a) O distanță suplimentară de călătorie de la Jupiter la Oberth solară de aproximativ 5,2 unități astronomice (au), [și] b) O călătorie suplimentară înapoi în jurul orbitei lui Jupiter de 5,2 unități suplimentare. Ambele (a) și (b) ar dura timp pentru un SOM care nu ar fi necesar pentru o manevră Jupiter Oberth."

"JOM este o descoperire care este cheia misiunii Proiectului Lyra de a găsi opțiuni folosind tehnologia actuală sau pe termen scurt, deoarece, în esență, nu necesită hardware sau manevre care nu au fost încercate înainte, spre deosebire de SOM. Cu toate acestea, în ciuda economisirii de timp de a nu solicita (a) și (b) de mai sus - vitezele de evacuare mai mici generate de JOM înseamnă că durata misiunii trebuie să fie mai lungă."

Un alt avantaj identificat de Hibberd și echipa sa a fost viteza de sosire a navei spațiale, care ar fi mult mai mică decât cea care se bazează pe un SOM—18 km/s (64.800 km/h; 40.265 mph) față de 30 km/s. km/s (108.000 km/h; 67.108 mph). Acest lucru ar oferi navei spațiale mai mult timp pentru a analiza 'Oumuamua în timpul apropierii și plecării. Pe baza unei ferestre de lansare din 2028, ei au stabilit că o navă spațială Project Lyra ar putea ajunge la „Oumuamua până în 2054.

Având în vedere că „Oumuamua este cea mai apropiată bucată de material interstelar accesibil nouă, întoarcerile științifice pentru o misiune de întâlnire ar fi incomensurabile. Pentru costul relativ scăzut al unei misiuni de întâlnire, omenirea ar putea vedea pentru prima dată ceea ce se întâmplă în alte sisteme stelare până la jumătatea secolului. Mai exact, ar fi o șansă de a rezolva în sfârșit multe întrebări pe care Oumuamua le-a ridicat când și-a făcut zborul istoric pe Pământ cu ani în urmă.

A fost un aisberg cu azot? Au fost extraterestri? A fost cu totul altceva? Dacă ne jucăm cărțile corect, vom ști răspunsurile la toate aceste întrebări până la jumătatea secolului.

(Fluierul)