Tilbage i oktober udløste meddelelsen om den første interstellare asteroide en gnistring af spænding. Siden den tid har astronomer foretaget opfølgende observationer af objektet kendt som 1I / 2017 U1 (alias. `Oumuamua) og bemærkede nogle ret interessante ting ved det. Fra hurtige ændringer i dens lysstyrke er det for eksempel blevet bestemt, at asteroiden er stenet og metallisk og temmelig underligt formet.
Observationer af asteroidens bane har også afsløret, at den passerede sin nærmeste pas til vores sol tilbage i september 2017, og den er i øjeblikket på vej tilbage til det interstellare rum. På grund af de mysterier, dette organ har, er der dem, der går ind for, at det bliver aflyttet og udforsket. En sådan gruppe er Project Lyra, der for nylig offentliggjorde en undersøgelse med detaljerede udfordringer og fordele ved en sådan mission.
Undersøgelsen, der for nylig blev vist online under titlen “Project Lyra: Sending a Spacecraft to 1 / 'Oumuamua (tidligere A / 2017 U1), the Interstellar Asteroid“, blev udført af medlemmer af Initiative for Interstellar Studies (i4iS) - en frivillig organisation, der er dedikeret til at gøre interstellar rumrejser til virkelighed i den nærmeste fremtid. Undersøgelsen blev støttet af Asteroid Initiatives LLC, et asteroide-efterforskningsfirma, der er dedikeret til at lette efterforskning og kommerciel udnyttelse af asteroider.
For at sammenfatte, da Oumuamua først blev observeret den 19. oktober 2017 af astronomer, der brugte University of Hawaiis Panoramic Survey Telescope og Rapid Response System (Pan-STARRS), antages oprindeligt objektet (derefter kendt som C / 2017 U1) at være en komet. Efterfølgende observationer afslørede imidlertid, at det faktisk var en asteroide, og at det blev omdøbt til 1I / 2017 U1 (eller 1I / Oumuamua).
Opfølgningsobservationer foretaget ved hjælp af ESOs Very Large Telescope (VLT) var i stand til at placere begrænsninger for asteroidens størrelse, lysstyrke, sammensætning, farve og bane. Disse afslørede, at `Oumuamua målte ca. 400 meter (1312 fod) lang, er meget langstrakt og drejer på sin akse hver 7,3 time - som indikeret af den måde, dens lysstyrke varierer med en faktor på ti.
Det blev også bestemt at være stenigt og metalrig og indeholde spor af tholiner - organiske molekyler, der er blevet bestrålet med UV-stråling. Asteroiden har også en ekstremt hyperbolsk bane - med en excentricitet på 1,2 - som i øjeblikket tager den ud af vores solsystem. Foreløbige beregninger af dens bane viste også, at den oprindeligt kom fra den generelle retning af Vega, den lyseste stjerne i den nordlige stjernebilledet Lyra.
I betragtning af at denne asteroide har en ekstra-solenergi, kan en mission, der er i stand til at studere den tæt på, helt sikkert fortælle os meget om det system, som den dannede sig i. Det er ankomsten til vores system har også skabt opmærksomhed om ekstra-sol-asteroider, en ny klasse af interstellar genstande, som astronomer nu estimerer ankommer til vores system med en hastighed på cirka en pr. År.
På grund af dette tror teamet bag Project Lyra, at det at studere 1I / Oumuamua ville være en mulighed for en gang i livet. Som de siger i deres undersøgelse:
”Da 1I /‘ Oumuamua er den nærmeste makroskopiske prøve af interstellært materiale, sandsynligvis med en isotopisk signatur, der er forskellig fra ethvert andet objekt i vores solsystem, er de videnskabelige afkast fra prøveudtagning af objektet vanskelige at undervurdere. Detaljeret undersøgelse af interstellære materialer i interstellære afstande er sandsynligvis flere årtier væk, selvom Breakthrough Initiatives 'Project Starshot, for eksempel, forfølges kraftigt. Derfor er et interessant spørgsmål, om der er en måde at udnytte denne unikke mulighed ved at sende et rumfartøj til 1 / 'Oumuamua for at gøre observationer på kort afstand.'
Men selvfølgelig giver møde med denne asteroide mange udfordringer. Det mest indlysende er hastigheden, og det faktum, at 1I / Oumuamua allerede er på vej ud af vores solsystem. Baseret på beregninger af asteroideens bane er det blevet bestemt, at 1I / `Oumuamua kører med en hastighed på 26 km / s - hvilket fungerer til 95.000 km / time (59.000 km / h).
Ingen mission i rumfartsundersøgelsens historie har rejst så hurtigt, og de hurtigste missioner til dato har kun været i stand til at styre omkring to tredjedele af den hastighed. Dette inkluderer det hurtigste rumskib, der forlader solsystemet (Voyager 1) og det hurtigste rumskib ved lanceringen (the Nye horisonter mission). Så det ville være en stor udfordring at oprette en mission, der kunne indhente den. Som teamet skrev:
”Dette [er] betydeligt hurtigere end noget objekt menneskeheden nogensinde har lanceret i rummet. Voyager 1, den hurtigste genstand, menneskeheden nogensinde har bygget, har en hyperbolisk overskydningshastighed på 16,6 km / s. Da 1I / ‘Oumuamua allerede forlader vores solsystem, vil ethvert rumfartøj, der lanceres i fremtiden, skulle jage det.“
Imidlertid, når de fortsætter med at påstå, ville det at tage denne udfordring uundgåeligt resultere i centrale innovationer og udvikling inden for rumfartsteknologi. Det er klart, at lanceringen af en sådan mission skulle skulle ske før andet end senere, i betragtning af asteroideens hurtige rejsehastighed. Men enhver mission, der lanceres inden for et par års tid, kan ikke drage fordel af senere tekniske udviklinger.
Som den berømte forfatter Paul Glister, en af grundlæggerne af Tau Zero Foundation og skaberen af Centauri Dreams, bemærkede på sin hjemmeside:
”Udfordringen er formidabel: 1I / 'Oumuamua har en hyperbolsk overskydningshastighed på 26 km / s, hvilket svarer til en hastighed på 5,5 AU / år. Det vil være uden for Saturns bane inden for to år. Dette er meget hurtigere end noget objekt menneskeheden nogensinde har lanceret i rummet. ”
Som sådan vil enhver mission, der er monteret på 1 / Oumuamua, indebære tre bemærkelsesværdige afvekslinger. Disse inkluderer udvekslingen mellem rejsetid og delta V (dvs. rumfartøjets hastighed), afvekslingen mellem lanceringsdatoen og rejsetiden og afvekslingen mellem lanceringsdatoen / rejsetiden og den karakteristiske energi. Karakteristisk energi (C3) henviser til kvadratet af den hyperbolske overskydningshastighed eller hastigheden ved uendelighed med hensyn til solen.
Sidst, men ikke mindst, er afvekslingen mellem rumfartøjets overskydende hastighed ved lanceringen og dens overskydende hastighed i forhold til asteroiden under mødet. Overskydende hastighed foretrækkes ved lanceringen, da det vil resultere i kortere køretider. Men en høj overskydningshastighed under mødet ville betyde, at rumfartøjet ville have mindre tid til at udføre målinger og indsamle data om selve asteroiden.
Med alt det, der redegøres for, overvejer teamet derefter forskellige muligheder for at skabe et rumfartøj, der vil stole på et impulsivt fremdrivningssystem (dvs. et med tilstrækkelig pres med kort varighed). Derudover antager de, at denne mission ikke involverer nogen planetariske eller solrige flyvebyer, og at de flyver direkte til 1 / Oumuamua. Herfra etableres nogle grundlæggende parametre, som de derefter lægger ud.
”For at opsummere er vanskeligheden ved at nå 1I /‘ Oumuamua en funktion af, hvornår man skal lancere, den hyperbolske overskydningshastighed og missionens varighed, ”indikerer de. ”Fremtidige missionsdesignere ville være nødt til at finde passende afvejninger mellem disse parametre. For en realistisk lanceringsdato om 5 til 10 år er den hyperbolske overskydningshastighed i størrelsesordenen 33 til op til 76 km / s med et møde i en afstand langt ud over Pluto (50-200AU). ”
Sidst, men ikke mindst, overvejer forfatterne forskellige mission arkitekturer, der i øjeblikket er under udvikling. Disse inkluderer dem, der ville prioritere uopsættelighed (dvs. lancering inden for få år), ligesom NASAs Space Launch System (SLS) - som de hævder ville forenkle designet til missionen. En anden er SpaceXs Big Falcon Rocket (BFR), som de hævder at kunne muliggøre en direkte mission inden 2025 takket være dens tankning i rummet.
Imidlertid kræver disse typer missioner også en Jupiter-flyby for at yde en tyngdekraftassistent. Ser man på mere langsigtede teknikker, som vil fremhæve mere avancerede teknologier, overvejer de også solskinsdrevet teknologi. Dette eksemplificeres af Breakthrough Initiatives 'Starshot-koncept, som ville give missionens fleksibilitet og evnen til hurtigt at reagere på fremtidige uventede begivenheder.
Mens denne tilgang ville medføre venting, mulighed for fremtidige møder med en interstellar asteroide, ville den give mulighed for hurtig reaktion og en mission, der kunne fjerne sig med tyngdekraftsassister. Det kunne også muliggøre et særligt attraktivt missionskoncept, som er at sende små svermer af sonder til møde med asteroiden. Selv om dette ville medføre betydelige investeringer, ville infrastrukturens værdi retfærdiggøre udgiften, hævder de.
I sidste ende bestemte teamet, at yderligere forskning og udvikling er nødvendig, hvilket garanterer vigtigheden af Project Lyra. Som de konkluderede:
”[A] mission til objektet vil strække grænsen for hvad der er teknologisk muligt i dag. En mission, der bruger konventionelt kemisk fremdrivningssystem, ville være muligt ved hjælp af en Jupiter-flyby for at tyngdekraften hjælper til et tæt møde med Solen. I betragtning af de rigtige materialer, kunne solsejlteknologi eller lasersegler bruges ... Fremtidens arbejde inden for projekt Lyra vil fokusere på at analysere de forskellige missionskoncepter og teknologimuligheder mere detaljeret og nedvælge 2 - 3 lovende koncepter til videre udvikling. ”
Det er en ældgamle aksiom, at skræmmende udfordringer er afgørende for innovation og forandring. I denne henseende har udseendet af `Oumuamua i vores solsystem stimuleret interessen for at udforske interstellare asteroider. Og selvom en mulighed for at udforske denne asteroide muligvis ikke er mulig i de næste par år, er ankomsten af fremtidige stenede interlopere i vores system muligvis bare tilgængelig.
