في أكتوبر الماضي ، أثار الإعلان عن أول كويكب بين النجوم موجة من الإثارة. منذ ذلك الوقت ، أجرى علماء الفلك ملاحظات متابعة للكائن المعروف باسم 1I / 2017 U1 (المعروف أيضًا باسم `` Oumuamua) ولاحظوا بعض الأشياء المثيرة للاهتمام حوله. على سبيل المثال ، من التغيرات السريعة في سطوعه ، تم تحديد أن الكويكب صخري ومعدني ، وشكله غريب.
وكشفت ملاحظات مدار الكويكب أيضًا أنه قام بأقرب ممر إلى شمسنا في سبتمبر عام 2017 ، وهو في طريقه حاليًا إلى الفضاء بين النجوم. بسبب الألغاز التي تحملها هذه الهيئة ، هناك من يدعون إلى اعتراضها واستكشافها. إحدى هذه المجموعات هي مشروع ليرا ، الذي أصدر مؤخرًا دراسة توضح بالتفصيل التحديات والفوائد التي ستقدمها هذه المهمة.
الدراسة ، التي ظهرت على الإنترنت مؤخرًا تحت عنوان "مشروع ليرا: إرسال مركبة فضائية إلى 1I /" أوموموا (A / 2017 U1 سابقًا) ، الكويكب بين النجوم "، تم إجراؤها من قبل أعضاء مبادرة الدراسات بين النجوم (i4iS) - أ منظمة تطوعية مكرسة لجعل السفر بين النجوم حقيقة واقعة في المستقبل القريب. تم دعم الدراسة من قبل شركة Asteroid Initiatives LLC ، وهي شركة للتنقيب عن الكويكبات مخصصة لتسهيل استكشاف الكويكبات واستغلالها تجاريًا.
للتلخيص ، عندما لوحظ Oumuamua لأول مرة في 19 أكتوبر 2017 ، من قبل الفلكيين باستخدام تلسكوب المسح البانورامي بجامعة هاواي ونظام الاستجابة السريعة (Pan-STARRS) ، كان يعتقد في البداية أن الكائن (المعروف آنذاك باسم C / 2017 U1) هو مذنب. ومع ذلك ، كشفت الملاحظات اللاحقة أنه كان في الواقع كويكبًا وأعيدت تسميته 1I / 2017 U1 (أو 1I / Oumuamua).
تمكنت ملاحظات المتابعة التي تم إجراؤها باستخدام تلسكوب ESO الكبير جدًا (VLT) من وضع قيود على حجم الكويكب وسطوعه وتكوينه ولونه ومداره. وكشفت هذه أن `` أوموموا يقيس طوله حوالي 400 متر (1312 قدمًا) ، وهو ممدود للغاية ، ويدور حول محوره كل 7.3 ساعة - كما يتضح من طريقة اختلاف سطوعه بعامل عشرة.
كما تقرر أن تكون صخرية وغنية بالمعادن ، وتحتوي على آثار ثولين - جزيئات عضوية تعرضت للأشعة فوق البنفسجية. يحتوي الكويكب أيضًا على مدار زائدي للغاية - مع انحراف 1.2 - وهو ما يخرجه حاليًا من نظامنا الشمسي. كما أشارت الحسابات الأولية لمدارها إلى أنها جاءت في الأصل من الاتجاه العام لفيغا ، ألمع نجم في كوكبة ليرا الشمالية.
بالنظر إلى أن هذا الكويكب هو خارج الطاقة الشمسية بطبيعته ، فإن المهمة التي ستكون قادرة على دراسته عن كثب يمكن أن تخبرنا بالتأكيد عن قدر كبير من النظام الذي تشكل فيه. لقد أدى وصولها إلى نظامنا أيضًا إلى زيادة الوعي حول الكويكبات خارج الشمس ، وهي فئة جديدة من الأجسام بين النجوم التي يقدرها الفلكيون الآن تصل إلى نظامنا بمعدل واحد تقريبًا في السنة.
ولهذا السبب ، يعتقد الفريق المسؤول عن مشروع ليرا أن دراسة 1I / Oumuamua ستكون فرصة لمرة واحدة في العمر. كما ذكروا في دراستهم:
"نظرًا لأن 1I / 'Oumuamua هي أقرب عينة مجهرية من مادة بين النجوم ، ومن المحتمل أن يكون لها توقيع نظائر متميز عن أي جسم آخر في نظامنا الشمسي ، فمن الصعب فهم العوائد العلمية من أخذ عينات الكائن. من المحتمل أن تكون الدراسة التفصيلية للمواد بين النجوم على مسافات بين النجوم على بعد عقود ، حتى لو تم متابعة مشروع Starsthrough مبادرات مبادرات الاختراق ، على سبيل المثال. ومن ثم ، فإن السؤال المثير للاهتمام هو ما إذا كانت هناك طريقة لاستغلال هذه الفرصة الفريدة عن طريق إرسال مركبة فضائية إلى 1I / "Oumuamua لتقديم ملاحظات من مسافة قريبة".
لكن بالطبع ، الالتقاء بهذا الكويكب يطرح العديد من التحديات. الأكثر وضوحًا هو السرعة ، وحقيقة أن 1I / Oumuamua بالفعل في طريقها للخروج من نظامنا الشمسي. استنادًا إلى حسابات مدار الكويكب ، تم تحديد أن 1I / `Oumuamua تسير بسرعة 26 كم / ثانية - والتي تصل سرعتها إلى 95000 كم / ساعة (59000 ميل في الساعة).
لم تسافر أي مهمة في تاريخ استكشاف الفضاء بهذه السرعة ، ولم تتمكن أسرع البعثات حتى الآن من إدارة حوالي ثلثي هذه السرعة. وهذا يشمل أسرع سفينة فضائية لمغادرة النظام الشمسي (فوييجر 1) وأسرع مركبة فضائية عند الإطلاق ( آفاق جديدة مهمة). لذا فإن إنشاء مهمة يمكنها اللحاق بها سيكون تحديًا كبيرًا. كما كتب الفريق:
"إن هذا أسرع بكثير من أي جسم أطلقته البشرية في الفضاء. فوييجر 1 ، أسرع جسم بنته البشرية على الإطلاق ، لديها سرعة زائدة زائدة تبلغ 16.6 كم / ثانية. نظرًا لأن 1I / "Oumuamua تغادر بالفعل نظامنا الشمسي ، فإن أي مركبة فضائية يتم إطلاقها في المستقبل ستحتاج إلى مطاردتها".
ومع ذلك ، ومع استمرارهم في الحديث ، فإن مواجهة هذا التحدي سيؤدي حتمًا إلى ابتكارات وتطورات رئيسية في تكنولوجيا استكشاف الفضاء. من الواضح أن إطلاق مثل هذه المهمة يجب أن يحدث عاجلاً وليس آجلاً ، بالنظر إلى معدل السفر السريع للكويكب. لكن أي مهمة يتم إطلاقها في غضون بضع سنوات لن تكون قادرة على الاستفادة من التطورات التقنية اللاحقة.
كما أشار الكاتب الشهير بول جليستر ، أحد مؤسسي مؤسسة تاو زيرو ومبدع سنتوري دريمز ، على موقعه على الإنترنت:
"إن التحدي هائل: 1I / 'Oumuamua لديه سرعة زائدة مفرطة تبلغ 26 كم / ثانية ، وهو ما يعني سرعة 5.5 AU / سنة. سيكون خارج مدار زحل في غضون عامين. هذا أسرع بكثير من أي جسم أطلقته البشرية في الفضاء. ”
على هذا النحو ، فإن أي مهمة تم تركيبها على 1I / `Oumuamua ستستلزم ثلاث مبادلات بارزة. وتشمل هذه المفاضلة بين وقت السفر والدلتا V (أي سرعة المركبة الفضائية) ، والمفاضلة بين تاريخ الإطلاق ووقت السفر ، والمفاضلة بين تاريخ الإطلاق / وقت الرحلة والطاقة المميزة. تشير الطاقة المميزة (C3) إلى مربع السرعة الزائدة الزائدة ، أو السرعة اللانهائية فيما يتعلق بالشمس.
أخيرًا وليس آخرًا ، هي المفاضلة بين السرعة الزائدة للمركبة الفضائية عند الإطلاق وسرعتها الزائدة بالنسبة للكويكب أثناء اللقاء. يُفضل السرعة الزائدة عند الإطلاق ، لأنها ستؤدي إلى أوقات سفر أقصر. لكن السرعة الزائدة العالية خلال اللقاء تعني أن المركبة الفضائية سيكون لديها وقت أقل لإجراء القياسات وجمع البيانات عن الكويكب نفسه.
بعد أخذ كل ذلك في الاعتبار ، ينظر الفريق بعد ذلك في إمكانيات مختلفة لإنشاء مركبة فضائية تعتمد على نظام الدفع المندفع (أي نظام به قوة دفع قصيرة بما فيه الكفاية). بالإضافة إلى ذلك ، يفترضون أن هذه المهمة لن تنطوي على أي تحليق كوكبي أو شمسي ، وستطير مباشرة إلى 1I / `Oumuamua. من هذا ، يتم إنشاء بعض المعلمات الأساسية التي يتم وضعها بعد ذلك.
"باختصار ، فإن صعوبة الوصول إلى 1I /" Oumuamua هي وظيفة وقت الإطلاق ، والسرعة الزائدة الزائدة ، ومدة المهمة ، "يشيرون. "سيحتاج مصممو المهمات في المستقبل إلى إيجاد مقايضات مناسبة بين هذه المعايير. للحصول على تاريخ إطلاق واقعي في 5 إلى 10 سنوات ، تكون السرعة الزائدة الزائدة من 33 إلى 76 كم / ثانية مع لقاء على مسافة أبعد بكثير من بلوتو (50-200AU). "
أخيرًا وليس آخرًا ، ينظر المؤلفون في العديد من بنى المهمة التي يتم تطويرها حاليًا. وتشمل تلك التي ستعطي الأولوية الملحة (أي الإطلاق في غضون بضع سنوات) ، مثل نظام الإطلاق الفضائي (SLS) التابع لناسا - والذي يزعمون أنه سيبسط تصميم المهمة. آخر هو صاروخ Big Falcon Rocket (BFR) من SpaceX ، والذي يزعمون أنه يمكن أن يتيح مهمة مباشرة بحلول عام 2025 بفضل تقنية التزود بالوقود في الفضاء.
ومع ذلك ، فإن هذه الأنواع من المهام تتطلب أيضًا تحليق المشتري من أجل توفير مساعدة الجاذبية. بالنظر إلى التقنيات طويلة المدى ، والتي من شأنها التأكيد على التقنيات الأكثر تقدمًا ، فإنهم ينظرون أيضًا في التكنولوجيا التي تعتمد على الشراع الشمسي. ويتجلى ذلك في مفهوم Starshot من مبادرات Breakthrough ، والذي سيوفر مرونة المهمة والقدرة على الاستجابة بسرعة للأحداث المستقبلية غير المتوقعة.
في حين أن هذا النهج ينطوي على الانتظار ، وإمكانية لقاءات مستقبلية مع كويكب بين النجوم ، فإنه سيسمح بالاستجابة السريعة ومهمة يمكن أن تتخلص من الجاذبية. كما يمكن أن يتيح مفهومًا جذابًا للمهمة ، وهو إرسال أسراب صغيرة من المجسات إلى الالتقاء بالكويكب. في حين أن هذا سوف يستلزم استثمارات كبيرة ، فإن قيمة البنية التحتية ستبرر النفقات ، كما يزعمون.
في النهاية ، قرر الفريق أنه من الضروري إجراء مزيد من البحث والتطوير ، الأمر الذي يضمن أهمية مشروع ليرا. كما استنتجوا:
"إن مهمة [A] إلى الجسم ستمدد حدود ما هو ممكن من الناحية التكنولوجية اليوم. ستكون المهمة باستخدام نظام الدفع الكيميائي التقليدي مجدية باستخدام ذبابة المشتري للمساعدة في الجاذبية - في لقاء قريب مع الشمس. وبالنظر إلى المواد المناسبة ، يمكن استخدام تقنية الشراع الشمسي أو أشرعة الليزر ... سيركز العمل المستقبلي ضمن مشروع ليرا على تحليل مفاهيم المهمة المختلفة وخيارات التكنولوجيا بمزيد من التفصيل وإلى أسفل تحديد 2 - 3 مفاهيم واعدة لمزيد من التطوير. "
من المسلمات البديهية أن التحديات الرهيبة ضرورية للابتكار والتغيير. في هذا الصدد ، حفز ظهور `` أوموموا في نظامنا الشمسي '' الاهتمام باستكشاف الكويكبات بين النجوم. وعلى الرغم من أن فرصة استكشاف هذا الكويكب قد لا تكون ممكنة في السنوات القليلة القادمة ، إلا أنه قد يكون من الممكن الوصول إلى متشابكات صخرية مستقبلية في نظامنا.
