Tilbake i oktober utløste kunngjøringen om den første interstellare asteroiden en spenning av spenning. Siden den gang har astronomer foretatt oppfølgingsobservasjoner av objektet kjent som 1I / 2017 U1 (aka. `Oumuamua) og bemerket noen ganske interessante ting om det. Fra raske endringer i lysstyrken har det for eksempel blitt bestemt at asteroiden er steinete og metallisk og ganske merkelig formet.
Observasjoner av asteroidenes bane har også avslørt at den passerte nærmest til vår sol tilbake i september 2017, og den er for tiden på vei tilbake til det interstellare rommet. På grunn av mysteriene dette organet innehar, er det de som tar til orde for at det blir avlyttet og utforsket. En slik gruppe er Project Lyra, som nylig ga ut en studie med detaljer om utfordringene og fordelene et slikt oppdrag vil by på.
Studien, som nylig dukket opp på nettet under tittelen “Project Lyra: Sending a Spacecraft to 1 / 'Oumuamua (tidligere A / 2017 U1), the Interstellar Asteroid“, ble utført av medlemmer av Initiative for Interstellar Studies (i4iS) - en frivillig organisasjon som er opptatt av å gjøre interstellare romreiser til virkelighet i nærmeste fremtid. Studien ble støttet av Asteroid Initiatives LLC, et asteroide-prospekteringsfirma som er dedikert til å lette leting og kommersiell utnyttelse av asteroider.
Når Oumuamua først ble observert 19. oktober 2017, av astronomer som brukte University of Hawaiis Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System (Pan-STARRS), ble antagelig gjenstanden (da kjent som C / 2017 U1) en komet. Etterfølgende observasjoner avslørte imidlertid at det faktisk var en asteroide og at den ble omdøpt til 1I / 2017 U1 (eller 1I / Oumuamua).
Oppfølgingsobservasjoner gjort med ESOs Very Large Telescope (VLT) var i stand til å plassere begrensninger for asteroidens størrelse, lysstyrke, sammensetning, farge og bane. Disse avslørte at `Oumuamua målte seg omtrent 400 meter lang, er veldig langstrakt og snurrer på aksen hver 7,3 time - som indikert av måten lysstyrken varierer med en faktor på ti.
Det ble også bestemt at den var steinrik og metallrik, og å inneholde spor av toliner - organiske molekyler som er blitt bestrålet med UV-stråling. Asteroiden har også en ekstremt hyperbolsk bane - med en eksentrisitet på 1,2 - som for øyeblikket tar den ut av solsystemet vårt. Foreløpige beregninger av sin bane indikerte også at den opprinnelig kom fra den generelle retningen til Vega, den lyseste stjernen i den nordlige stjernebildet Lyra.
Gitt at denne asteroiden har en ekstra solenergi, kan et oppdrag som vil være i stand til å studere den på nært hold, fortelle oss mye om systemet den dannet seg i. Det er ankomsten til systemet vårt som også har økt bevisstheten om ekstra-sol-asteroider, en ny klasse av interstellare gjenstander som astronomer nå anslår at ankommer systemet vårt med en hastighet på omtrent ett per år.
På grunn av dette tror teamet bak Project Lyra at det å studere 1I / Oumuamua ville være en mulighet i livet. Som de oppgir i studien:
"Ettersom 1I / 'Oumuamua er den nærmeste makroskopiske prøven av interstellært materiale, sannsynligvis med en isotopisk signatur som er forskjellig fra noe annet objekt i solsystemet vårt, er det vanskelig å undersøke de vitenskapelige avkastningene fra prøvetaking av objektet. Detaljert studie av interstellære materialer i interstellare avstander er sannsynligvis flere tiår unna, selv om for eksempel Breakthrough Initiatives 'Project Starshot, forfølges kraftig. Derfor er et interessant spørsmål om det er en måte å utnytte denne unike muligheten ved å sende et romfartøy til 1 / 'Oumuamua for å gjøre observasjoner på nært hold.'
Men selvfølgelig gir møte med denne asteroiden mange utfordringer. Det mest åpenbare er hastigheten, og det faktum at 1I / Oumuamua allerede er på vei ut av solsystemet vårt. Basert på beregninger av asteroidens bane, er det blitt bestemt at 1I / `Oumuamua kjører med en hastighet på 26 km / s - noe som utgjør 95.000 km / time (59.000 km / t).
Ingen oppgaver i romfartsundersøkelsens historie har reist så raskt, og de raskeste oppdragene til dags dato har bare vært i stand til å styre omtrent to tredjedeler av den hastigheten. Dette inkluderer det raskeste romskipet som forlater solsystemet (Voyager 1) og det raskeste romskipet ved sjøsetting ( Nye horisonter oppdrag). Så det ville være en stor utfordring å opprette et oppdrag som kan innhente det. Som teamet skrev:
“Dette [er] betydelig raskere enn noe objekt menneskeheten noensinne har lansert i verdensrommet. Voyager 1, den raskeste gjenstanden menneskeheten noensinne har bygget, har en hyperbolsk overskuddshastighet på 16,6 km / s. Ettersom 1I / ‘Oumuamua allerede forlater solsystemet vårt, måtte ethvert romfartøy som ble lansert i fremtiden trenge å jage det.»
Imidlertid, når de fortsetter å uttale, ville det å ta på seg denne utfordringen uunngåelig resultere i viktige innovasjoner og utviklinger innen romutforskningsteknologi. Innlysningen av et slikt oppdrag må åpenbart skje tidligere enn senere, gitt asteroidens raske fart. Men ethvert oppdrag som blir lansert i løpet av få år, vil ikke kunne dra nytte av senere teknisk utvikling.
Som den berømte skribenten Paul Glister, en av grunnleggerne av Tau Zero Foundation og skaperen av Centauri Dreams, bemerket på sin hjemmeside:
"Utfordringen er formidabel: 1I / 'Oumuamua har en hyperbolsk overskuddshastighet på 26 km / s, som tilsvarer en hastighet på 5,5 AU / år. Det vil være utenfor Saturns bane i løpet av to år. Dette er mye raskere enn noe objekt menneskeheten noensinne har lansert i verdensrommet. "
Som sådan vil ethvert oppdrag montert til II / `Oumuamua innebære tre bemerkelsesverdige avveininger. Disse inkluderer avveiningen mellom reisetid og delta V (dvs. romfartøyets hastighet), avveiningen mellom oppskytningsdato og reisetid, og avveiningen mellom oppskytningsdato / tripptid og den karakteristiske energien. Karakteristisk energi (C3) refererer til kvadratet av den hyperbolske overskytningshastigheten, eller hastigheten ved uendelig med hensyn til solen.
Sist, men ikke minst, er avveiningen mellom romfartøyets overskytningshastighet ved oppskytningen og dens overskytende hastighet i forhold til asteroiden under møtet. Overskytende hastighet er å foretrekke ved lansering, siden det vil føre til kortere reisetid. Men en høy overskuddshastighet under møtet ville bety at romskipet ville ha mindre tid til å utføre målinger og samle data om selve asteroiden.
Med alt det som er gjort rede for, vurderer teamet deretter forskjellige muligheter for å lage et romskip som vil stole på et impulsivt fremdriftssystem (dvs. et med tilstrekkelig skyveperiode med kort varighet). I tillegg antar de at dette oppdraget ikke vil involvere noen planetariske eller solfylte flybyer, og vil fly direkte til 1 / Oumuamua. Fra dette etableres noen grunnleggende parametere som de deretter legger ut.
"For å oppsummere, er vanskeligheten med å nå 1 / Oumuamua en funksjon av når du skal lansere, den hyperbolske overskytelseshastigheten og oppdragets varighet," indikerer de. "Fremtidige misjonsdesignere må finne passende avveininger mellom disse parameterne. For en realistisk lanseringsdato på 5 til 10 år er den hyperbolske overskuddshastigheten i størrelsesorden 33 til opptil 76 km / s med et møte i et stykke langt utenfor Pluto (50-200AU). ”
Sist, men ikke minst, vurderer forfatterne forskjellige misjonsarkitekturer som for tiden er under utvikling. Disse inkluderer de som vil prioritere haster (dvs. lansering i løpet av få år), som NASAs Space Launch System (SLS) - som de hevder ville forenkle utformingen av oppdraget. En annen er SpaceXs Big Falcon Rocket (BFR), som de hevder kunne muliggjøre et direkte oppdrag innen 2025 takket være dens tanking på stedet.
Imidlertid vil denne typen oppdrag også kreve en Jupiter flyby for å gi en tyngdekraften. Ser de på mer langsiktige teknikker, som vil legge vekt på mer avanserte teknologier, vurderer de også seilstyrt solteknologi. Dette eksemplifiseres av Breakthrough Initiatives Starshot-konsept, som vil gi oppdragets fleksibilitet og muligheten til å reagere raskt på fremtidige uventede hendelser.
Selv om denne tilnærmingen ville innebære venting, mulighet for fremtidige møter med en interstellar asteroide, ville den gi mulighet for rask respons og et oppdrag som kan gjøre unna tyngdekraftsassistenter. Det kan også muliggjøre et spesielt attraktivt misjonskonsept, som er å sende bittesmå svermer av sonder til møte med asteroiden. Selv om dette vil innebære betydelige investeringer, ville verdien av infrastrukturen rettferdiggjøre utgiftene, hevder de.
Til slutt bestemte teamet at videre forskning og utvikling er nødvendig, noe som underwriter viktigheten av Project Lyra. Som de konkluderte med:
“[A] -oppdrag til objektet vil strekke grensen for det som er teknologisk mulig i dag. Et oppdrag som bruker konvensjonelt kjemisk fremdriftssystem ville være mulig å bruke en Jupiter flyby for å tyngdekraften - hjelpe til et nært møte med solen. Gitt de riktige materialene, kan solseilteknologi eller lasersegler brukes ... Framtidig arbeid innen Project Lyra vil fokusere på å analysere de forskjellige oppdragskonseptene og teknologimulighetene mer detaljert og å velge ut 2 - 3 lovende konsepter for videre utvikling. "
Det er et eldgamelt aksiom at skremmende utfordringer er avgjørende for innovasjon og endring. I denne forbindelse har utseendet til `Oumuamua i solsystemet vårt stimulert interessen for å utforske interstellare asteroider. Og selv om en mulighet til å utforske denne asteroiden kanskje ikke er mulig i løpet av de neste årene, kan fremtiden for fremtidige steinete interlopere i vårt system bare være tilgjengelig.
