Lokakuussa ilmoitus ensimmäisestä tähtienvälisestä asteroidista aiheutti jännitystä. Siitä lähtien tähtitieteilijät ovat seuranneet tarkkailua objektista, joka tunnetaan nimellä 1I / 2017 U1 (alias. `Oumuamua), ja havainneet siitä joitain melko mielenkiintoisia asioita. Esimerkiksi sen vaaleuden nopeiden muutosten perusteella on määritetty, että asteroidi on kivinen ja metallinen ja melko omituisen muotoinen.
Asteroidin kiertoradan havainnot ovat myös paljastaneet, että se on suorittanut lähimmän pääsyn aurinkoomme syyskuussa 2017, ja se on tällä hetkellä matkalla takaisin tähtien väliseen avaruuteen. Tämän ruumiin salaisuuksien takia jotkut puoltavat sen sieppaamista ja selvittämistä. Yksi tällainen ryhmä on Project Lyra, joka julkaisi äskettäin tutkimuksen, jossa selvitetään haasteet ja edut, joita tällainen operaatio aiheuttaisi.
Tutkimuksen, joka ilmestyi äskettäin verkossa nimellä Lyra-projekti: Avaruusaluksen lähettäminen 1I / 'Oumuamualle (entinen A / 2017 U1), Interstellar Asteroid “, suorittivat Interstellar Studies -aloitteen (i4iS) jäsenet. vapaaehtoisjärjestö, joka on sitoutunut tekemään tähtienvälisen avaruusmatkan todellisuudeksi lähitulevaisuudessa. Tutkimusta tuki Asteroid Initiatives LLC, asteroideja etsivä yritys, joka on sitoutunut helpottamaan asteroidien etsintää ja kaupallista hyödyntämistä.
Havaitsemalla, kun tähtitieteilijät havaitsivat Oumuamuaa ensimmäisen kerran 19. lokakuuta 2017, Havaijin yliopiston panoraamakatsel teleskooppia ja nopeaa reagointijärjestelmää (Pan-STARRS) käyttävän objektin (tuolloin tunnettiin nimellä C / 2017 U1) uskottiin alun perin olevan komeetta. Myöhemmät havainnot kuitenkin paljastivat, että se oli tosiasiassa asteroidi ja se nimettiin uudelleen 1I / 2017 U1 (tai 1I / Oumuamua).
ESO: n erittäin suurella teleskoopilla (VLT) tehdyt seurantahavainnot pystyivät asettamaan rajoituksia asteroidin kokoon, kirkkauteen, koostumukseen, väriin ja kiertoradaan. Ne paljastivat, että "Oumuamua on mitattuna noin 400 metriä (1312 jalkaa) pitkä, on hyvin pitkänomainen ja pyörii akselillaan 7,3 tunnin välein - kuten osoittaa tapa, jolla sen kirkkaus vaihtelee kymmenkertaisesti.
Sen todettiin myös olevan kivinen ja rikas metallipitoisuudesta ja sisältävän jälkiä toliineista - orgaanisista molekyyleistä, joita on säteilytetty UV-säteilyllä. Asteroidilla on myös erittäin hyperbolinen kiertorata - epäkeskeisyydellä 1,2 -, joka vie sen tällä hetkellä aurinkokuntamme. Alustavat laskelmat sen kiertoradalta osoittivat myös, että se tuli alun perin Vegan, Lyran pohjoisen tähdistön kirkkaimman tähden, yleissuunnasta.
Koska tämä asteroidi on luonteeltaan ekstra-aurinkoista, tehtävä, joka pystyisi tutkimaan sitä läheltä, voisi varmasti kertoa meille paljon siitä järjestelmästä, johon se muodostui. Sen saapuminen järjestelmäämme on myös herättänyt tietoisuutta aurinkoon kuulumattomista asteroideista, uudesta tähtienvälisestä esineiden luokasta, jonka tähtitieteilijät arvioivat saapuvan järjestelmäämme nopeudella noin yksi vuodessa.
Tämän vuoksi Project Lyran takana oleva tiimi uskoo, että 1I / Oumuamuan opiskelu olisi kerran elämässä -mahdollisuus. Kuten he toteavat tutkimuksessaan:
”Koska 1I /” Oumuamua on lähin makroskooppinen näyte tähtienvälisestä materiaalista, todennäköisesti sillä, että isotooppinen allekirjoitus eroaa kaikesta muusta aurinkokunnan järjestelmästämme, objektin näytteenotosta saatuja tieteellisiä tuloksia on vaikea aliarvioida. Tähtienvälisten materiaalien yksityiskohtainen tutkiminen tähtienvälisillä etäisyyksillä on todennäköisesti vuosikymmenten päässä, vaikka esimerkiksi Breakthrough Initiative -projektin Starshot-projektia jatkettaisiin voimakkaasti. Siksi mielenkiintoinen kysymys on, onko olemassa tapa hyödyntää tätä ainutlaatuista tilaisuutta lähettämällä avaruusalus 1I / 'Oumuamuaan tekemään havaintoja läheltä. "
Mutta tietenkin, että tämän asteroidin renvointi asettaa monia haasteita. Ilmeisin on nopeus ja se, että 1I / Oumuamua on jo matkalla aurinkokuntamme. Asteroidin kiertoradan laskelmien perusteella on määritetty, että 1I / `Oumuamua kulkee nopeudella 26 km / s - joka toimii nopeudella 95 000 km / tunti (59 000 mph).
Mikään operaatio avaruustutkimuksen historiassa ei ole kulkenut näin nopeasti, ja toistaiseksi nopeimmat tehtävät ovat kyenneet hallitsemaan vain noin kaksi kolmasosaa nopeudesta. Tämä sisältää nopeimman avaruusaluksen, joka poistuu aurinkokunnasta (Voyager 1) ja nopein avaruusalus käynnistyessä ( Uusia näköaloja tehtävä). Joten tehtävän luominen, joka voisi saavuttaa sen, olisi suuri haaste. Kuten joukkue kirjoitti:
”Tämä [on] huomattavasti nopeampaa kuin mikään esine, jonka ihmiskunta on koskaan päässyt avaruuteen. Ihmiskunnan kaikkien aikojen nopeimman esineen Voyager 1: n ylinopeus on 16,6 km / s. Koska 1I / 'Oumuamua poistuu jo aurinkokuntamme, kaikkien tulevaisuudessa laukaistujen avaruusalusten olisi ajauduttava sitä. "
Tämän haasteen vastaanottaminen johtaisi kuitenkin väistämättä avaininnovaatioihin ja kehitykseen avaruustutkimuksen tekniikassa. On selvää, että tällaisen operaation aloittamisen pitäisi tapahtua aikaisemmin kuin myöhemmin, kun otetaan huomioon asteroidin nopea matka. Mutta mikään operaatio, joka käynnistetään muutaman vuoden kuluessa, ei pysty hyödyntämään myöhemmin tapahtuvaa teknistä kehitystä.
Kuten kuuluisa kirjailija Paul Glister, yksi Tau Zero -säätiön perustajista ja Centauri Dreamsin luoja, totesi verkkosivuillaan:
”Haaste on valtava: 1I /” Oumuamualla on hyperbolinen ylinopeus 26 km / s, mikä tarkoittaa nopeutta 5,5 AU / vuosi. Se on Saturnuksen kiertoradan ulkopuolella kahden vuoden sisällä. Tämä on paljon nopeampaa kuin mikään esine, jonka ihmiskunta on koskaan päässyt avaruuteen. ”
Sellaisenaan kaikki 1I / `Oumuamuaan sijoitetut tehtävät aiheuttaisivat kolme merkittävää kompromissia. Näitä ovat matka-ajan ja delta V: n (ts. Avaruusaluksen nopeuden) välinen kompromissi, laukaisupäivän ja matkustusajan välinen kompromissi sekä laukaisupäivän / matka-ajan ja ominaisen energian välinen kompromissi. Karakteristisella energialla (C3) tarkoitetaan hyperbolisen ylinopeuden neliötä tai äärettömyyden nopeutta auringon suhteen.
Viimeisenä, mutta ei vähäisimpänä, on kompromissi avaruusaluksen ylimääräisen nopeuden käynnistyessä ja sen ylinopeuden välillä asteroidiin kohtaamisen aikana. Ylinopeus on edullinen laukaisussa, koska se johtaa lyhyempiin ajoihin. Mutta suuri ylinopeus kohtaamisen aikana tarkoittaisi, että avaruusaluksella olisi vähemmän aikaa suorittaa mittauksia ja kerätä tietoja itse asteroidista.
Kaiken tämän perusteella ryhmä harkitsee sitten erilaisia mahdollisuuksia luoda avaruusalus, joka luottaisi impulsiiviseen käyttöjärjestelmään (ts. Sellaiseen, jolla on riittävän lyhytaikainen työntövoima). Lisäksi he olettavat, että tähän operaatioon ei liity mitään planeetta- tai aurinkolentoa ja että se lentää suoraan 1I / `Oumuamuaan. Tämän perusteella määritetään joitain perusparametreja, jotka sitten lasketaan.
"Yhteenvetona voidaan todeta, että vaikeus saavuttaa 1I / 'Oumuamua on riippuvainen aloitusajasta, hyperbolisesta ylinopeudesta ja operaation kestosta", he osoittavat. ”Tulevien tehtävien suunnittelijoiden on löydettävä sopivat kompromissit näiden parametrien välillä. Realistiselle markkinoille saattamispäivälle 5–10 vuodessa hyperbolinen ylinopeus on luokkaa 33 - 76 km / s, kun kohtaaminen on kaukana Pluton (50-200AU) etäisyydellä. ”
Viimeisenä, mutta ei vähäisimpänä, kirjoittajat tarkastelevat erilaisia missaarkkitehtuureja, joita parhaillaan kehitetään. Näihin kuuluvat ne, jotka priorisoivat kiireellisyyttä (ts. Käynnistämistä muutaman vuoden sisällä), kuten NASA: n Space Launch System (SLS) - joiden mukaan ne yksinkertaistavat operaation suunnittelua. Toinen on SpaceX: n Big Falcon -raketti (BFR), jonka mukaan niiden avaruudessa tapahtuvan tankkaustekniikan ansiosta ne voisivat mahdollistaa suoran operaation vuoteen 2025 mennessä.
Tämäntyyppiset tehtävät edellyttäisivät kuitenkin myös Jupiter-lentotapaa painovoima-avun tarjoamiseksi. Pitkän aikavälin tekniikoita, joissa korostetaan edistyneempiä tekniikoita, he harkitsevat myös aurinkopurjevetoista tekniikkaa. Tätä kuvaa esimerkiksi Läpimurto-aloitteiden Starshot-konsepti, joka tarjoaisi tehtävän joustavuuden ja kyvyn reagoida nopeasti tuleviin odottamattomiin tapahtumiin.
Vaikka tämä lähestymistapa edellyttäisi odottamista, mahdollisuutta tulevaisuuden kohtaamisiin tähtienvälisen asteroidin kanssa, se mahdollistaisi nopean toiminnan ja operaation, jolla voitaisiin poistaa painovoimaapu. Se voisi myös mahdollistaa erityisen houkuttelevan tehtäväkonseptin, joka on pienten koetinparvien lähettäminen tapaamiseen asteroidin kanssa. He vaativat, että vaikka tämä edellyttäisi merkittäviä investointeja, infrastruktuurin arvo oikeuttaisi kustannukset.
Loppujen lopuksi ryhmä päätti, että jatkotutkimus ja -kehitys ovat välttämättömiä, mikä osoittaa Project Lyran merkityksen. Kuten he päättelivät:
”[A] -objekti objektiin venyttää rajan siihen, mikä on nykyään teknisesti mahdollista. Tehtävä, jossa käytetään tavanomaista kemiallista työntövoimajärjestelmää, olisi mahdollista suorittaa Jupiter-lentosuunnan avulla painovoiman avulla läheisessä kohtaamisessa Auringon kanssa. Oikeiden materiaalien vuoksi aurinkopurjetekniikkaa tai laserpurjeita voitaisiin käyttää… Lyra-projektin tuleva työ keskittyy erilaisten toimintakonseptien ja teknologiavaihtoehtojen analysointiin yksityiskohtaisemmin ja 2–3 lupaavan konseptin valitsemiseen jatkokehitystä varten. ”
On ikivanha axioma, että pelottavat haasteet ovat välttämättömiä innovaatioille ja muutoksille. Tässä suhteessa `Oumuamuan ilmestyminen aurinkokuntamme on herättänyt kiinnostusta tähtien välisten asteroidien tutkimiseen. Ja vaikka mahdollisuus tutustua tähän asteroidiin ei välttämättä ole mahdollista tulevina vuosina, tulevien kivisten lukijoiden saapuminen järjestelmäämme saattaa olla vain tavoitettavissa.
