Trở lại vào tháng 10, thông báo về tiểu hành tinh liên sao đầu tiên đã gây ra một cơn phấn khích. Kể từ đó, các nhà thiên văn học đã tiến hành quan sát tiếp theo về vật thể được gọi là 1I / 2017 U1 (hay còn gọi là `Oumuamua) và ghi nhận một số điều khá thú vị về nó. Ví dụ, từ những thay đổi nhanh chóng về độ sáng của nó, người ta đã xác định rằng tiểu hành tinh này là đá và kim loại, và có hình dạng khá kỳ lạ.
Các quan sát về quỹ đạo tiểu hành tinh cũng đã tiết lộ rằng nó đã vượt qua Mặt trời gần nhất vào tháng 9 năm 2017 và nó hiện đang trên đường trở về không gian giữa các vì sao. Bởi vì những bí ẩn mà cơ thể này nắm giữ, có những người đang ủng hộ rằng nó bị chặn lại và khám phá. Một nhóm như vậy là Project Lyra, gần đây đã phát hành một nghiên cứu chi tiết về những thách thức và lợi ích mà một nhiệm vụ như vậy sẽ đưa ra.
Nghiên cứu gần đây đã xuất hiện trực tuyến với tựa đề Dự án Lyra: Gửi tàu vũ trụ tới 1I / 'Oumuamua (A / 2017 U1 cũ), Tiểu hành tinh Interstellar, được thực hiện bởi các thành viên của Sáng kiến nghiên cứu liên sao (i4iS) - a tổ chức tình nguyện được dành riêng để biến du hành vũ trụ giữa các vì sao trở thành hiện thực trong tương lai gần. Nghiên cứu được hỗ trợ bởi Asteroid initiatives LLC, một công ty tìm kiếm tiểu hành tinh được dành riêng để tạo điều kiện cho việc thăm dò và khai thác thương mại các tiểu hành tinh.
Tóm lại, khi Oumuamua lần đầu tiên được quan sát vào ngày 19 tháng 10 năm 2017, bởi các nhà thiên văn học sử dụng Kính viễn vọng Khảo sát toàn cảnh và Hệ thống phản ứng nhanh của Đại học Hawaii (Pan-STARRS), vật thể (lúc đó được gọi là C / 2017 U1) ban đầu được cho là một sao chổi. Tuy nhiên, các quan sát sau đó cho thấy nó thực sự là một tiểu hành tinh và nó được đổi tên thành 1I / 2017 U1 (hoặc 1I / Oumuamua).
Các quan sát tiếp theo được thực hiện bằng Kính thiên văn cực lớn (VLT) ESO có thể đặt các ràng buộc về kích thước, độ sáng, thành phần, màu sắc và quỹ đạo của tiểu hành tinh. Những điều này tiết lộ rằng `Oumuamua dài khoảng 400 mét (1312 feet), rất dài và quay trên trục của nó cứ sau 7,3 giờ - như được chỉ ra bởi cách độ sáng của nó thay đổi theo hệ số mười.
Nó cũng được xác định là giàu đá và kim loại, và có chứa dấu vết của tholin - các phân tử hữu cơ đã được chiếu xạ bởi bức xạ UV. Tiểu hành tinh này cũng có quỹ đạo cực kỳ cường điệu - với độ lệch tâm là 1,2 - hiện đang đưa nó ra khỏi Hệ mặt trời của chúng ta. Tính toán sơ bộ về quỹ đạo của nó cũng chỉ ra rằng ban đầu nó xuất phát từ hướng chung của Vega, ngôi sao sáng nhất trong chòm sao Lyra phía bắc.
Cho rằng tiểu hành tinh này có bản chất ngoài mặt trời, một nhiệm vụ có khả năng nghiên cứu kỹ về nó chắc chắn có thể cho chúng ta biết rất nhiều về hệ thống mà nó hình thành. Nó đến trong hệ thống của chúng tôi cũng đã nâng cao nhận thức về các tiểu hành tinh ngoài mặt trời, một loại vật thể liên sao mới mà các nhà thiên văn học ước tính đến hệ thống của chúng tôi với tốc độ khoảng một năm một lần.
Bởi vì điều này, nhóm đằng sau Dự án Lyra tin rằng nghiên cứu 1I / Oumuamua sẽ là cơ hội một lần trong đời. Khi họ nêu trong nghiên cứu của họ:
Đây là 1I / ‘Oumuamua là mẫu vĩ mô gần nhất của vật liệu liên sao, có khả năng có dấu hiệu đồng vị khác với bất kỳ vật thể nào khác trong hệ mặt trời của chúng ta, các kết quả khoa học từ việc lấy mẫu vật thể rất khó phát hiện. Nghiên cứu chi tiết về các vật liệu liên sao ở khoảng cách giữa các vì sao có thể cách xa hàng thập kỷ, ngay cả khi các dự án đột phá, dự án Stars Stars, chẳng hạn, được theo đuổi mạnh mẽ. Do đó, một câu hỏi thú vị là liệu có cách nào để khai thác cơ hội có một không hai này bằng cách gửi tàu vũ trụ tới 1I / ‘Oumuamua để thực hiện các quan sát ở cự ly gần.
Nhưng tất nhiên, điểm hẹn với tiểu hành tinh này đưa ra nhiều thách thức. Rõ ràng nhất là về tốc độ, và thực tế là 1I / Oumuamua đã trên đường ra khỏi Hệ mặt trời của chúng ta. Dựa trên tính toán của quỹ đạo tiểu hành tinh, người ta đã xác định rằng 1I / `Oumuamua đang di chuyển với tốc độ 26 km / giây - hoạt động tới 95.000 km / giờ (59.000 dặm / giờ).
Không có nhiệm vụ nào trong lịch sử thám hiểm không gian đã đi nhanh như vậy và các nhiệm vụ nhanh nhất cho đến nay chỉ có thể quản lý khoảng hai phần ba tốc độ đó. Điều này bao gồm tàu vũ trụ nhanh nhất rời khỏi Hệ mặt trời (Hành trình 1) và tàu vũ trụ nhanh nhất khi ra mắt ( Những chân trời mới sứ mệnh). Vì vậy, tạo ra một nhiệm vụ có thể bắt kịp nó sẽ là một thách thức lớn. Như nhóm đã viết:
Phần mềm này nhanh hơn đáng kể so với bất kỳ vật thể nào mà loài người từng phóng lên vũ trụ. Voyager 1, vật thể nhanh nhất mà loài người từng chế tạo, có vận tốc vượt quá hyperbol là 16,6 km / s. Vì 1I / ‘Oumuamua đã rời khỏi hệ mặt trời của chúng ta, bất kỳ tàu vũ trụ nào được phóng trong tương lai sẽ cần phải đuổi theo nó.
Tuy nhiên, khi họ tiếp tục phát biểu, đảm nhận thách thức này chắc chắn sẽ dẫn đến những đổi mới và phát triển quan trọng trong công nghệ thám hiểm không gian. Rõ ràng, việc khởi động một nhiệm vụ như vậy sẽ cần phải xảy ra sớm hơn sau đó, với tốc độ di chuyển nhanh của tiểu hành tinh. Nhưng bất kỳ nhiệm vụ nào được triển khai trong vòng vài năm, thời gian sẽ không thể tận dụng các phát triển kỹ thuật sau này.
Là nhà văn nổi tiếng Paul Glister, một trong những người sáng lập Quỹ Tau Zero và người tạo ra Centauri Dreams, đã ghi chú trên trang web của mình:
Thử thách thật ghê gớm: 1I / Hồi Oumuamua có vận tốc vượt quá tốc độ 26 km / s, tương đương với vận tốc 5,5 AU / năm. Nó sẽ vượt ra ngoài quỹ đạo Sao Thổ trong vòng hai năm. Tốc độ này nhanh hơn nhiều so với bất kỳ vật thể nào mà loài người từng phóng lên vũ trụ.
Như vậy, bất kỳ nhiệm vụ nào được gắn với 1I / `Oumuamua sẽ đòi hỏi ba sự đánh đổi đáng chú ý. Chúng bao gồm sự đánh đổi giữa thời gian di chuyển và đồng bằng V (tức là vận tốc của tàu vũ trụ), sự đánh đổi giữa ngày phóng và thời gian di chuyển, và sự đánh đổi giữa ngày khởi hành / thời gian khởi hành và năng lượng đặc trưng. Năng lượng đặc trưng (C3) đề cập đến bình phương của vận tốc vượt quá hyperbol, hoặc vận tốc ở vô cực đối với Mặt trời.
Cuối cùng, nhưng không kém phần quan trọng, là sự đánh đổi giữa vận tốc vượt quá tốc độ của tàu vũ trụ khi phóng và vận tốc vượt quá so với tiểu hành tinh trong cuộc chạm trán. Vận tốc vượt mức thích hợp hơn khi khởi động, vì nó sẽ dẫn đến thời gian di chuyển ngắn hơn. Nhưng vận tốc vượt quá cao trong cuộc chạm trán có nghĩa là tàu vũ trụ sẽ có ít thời gian hơn để tiến hành các phép đo và thu thập dữ liệu trên chính tiểu hành tinh này.
Với tất cả những gì đã tính đến, nhóm nghiên cứu sau đó xem xét các khả năng khác nhau để tạo ra một tàu vũ trụ dựa vào hệ thống đẩy xung động (tức là một chiếc có lực đẩy đủ thời gian ngắn). Ngoài ra, họ cho rằng nhiệm vụ này sẽ không liên quan đến bất kỳ hành tinh bay nào của hành tinh và mặt trời, và sẽ bay trực tiếp tới 1I / `Oumuamua. Từ đó, một số tham số cơ bản được thiết lập mà sau đó chúng được đặt ra.
Tóm lại, khó khăn để đạt được 1I / Oumuamua là một chức năng của thời điểm khởi động, vận tốc vượt quá hyperbol và thời gian thực hiện nhiệm vụ, họ chỉ ra. Các nhà thiết kế nhiệm vụ trong tương lai sẽ cần phải tìm ra sự đánh đổi thích hợp giữa các thông số này. Đối với một ngày ra mắt thực tế trong 5 đến 10 năm, vận tốc vượt quá hyperbol là từ 33 đến tối đa 76 km / giây với một cuộc chạm trán ở khoảng cách xa hơn Sao Diêm Vương (50-200AU).
Cuối cùng, nhưng không kém phần quan trọng, các tác giả xem xét các kiến trúc nhiệm vụ khác nhau hiện đang được phát triển. Chúng bao gồm những thứ sẽ ưu tiên cấp bách (tức là khởi động trong vòng vài năm Thời gian), như Hệ thống phóng không gian của NASA (SLS) - mà họ tuyên bố sẽ đơn giản hóa việc thiết kế nhiệm vụ. Một cái khác là SpaceX Rocket Big Falcon Rocket (BFR), mà họ tuyên bố có thể cho phép thực hiện một nhiệm vụ trực tiếp vào năm 2025 nhờ vào kỹ thuật tiếp nhiên liệu trong không gian của nó.
Tuy nhiên, các loại nhiệm vụ này cũng sẽ cần một quả cầu sao Mộc để cung cấp hỗ trợ trọng lực. Nhìn vào các kỹ thuật dài hạn hơn, trong đó nhấn mạnh các công nghệ tiên tiến hơn, họ cũng xem xét công nghệ điều khiển cánh buồm mặt trời. Điều này được minh họa bằng khái niệm đột phá Sáng kiến đột phá, sẽ cung cấp sự linh hoạt cho nhiệm vụ và khả năng phản ứng nhanh với các sự kiện bất ngờ trong tương lai.
Mặc dù cách tiếp cận này sẽ kéo theo sự chờ đợi, khả năng cho các cuộc chạm trán trong tương lai với một tiểu hành tinh giữa các vì sao, nó sẽ cho phép phản ứng nhanh và một nhiệm vụ có thể làm mất đi sự hỗ trợ của trọng lực. Nó cũng có thể cho phép một khái niệm nhiệm vụ đặc biệt hấp dẫn, đó là gửi một loạt các tàu thăm dò nhỏ đến điểm hẹn với tiểu hành tinh. Trong khi điều này sẽ đòi hỏi đầu tư đáng kể, giá trị của cơ sở hạ tầng sẽ biện minh cho chi phí, họ tuyên bố.
Cuối cùng, nhóm nghiên cứu xác định rằng nghiên cứu và phát triển thêm là cần thiết, điều này nhấn mạnh tầm quan trọng của Dự án Lyra. Khi họ kết luận:
Nhiệm vụ [A] đối với đối tượng sẽ kéo dài ranh giới của những gì có thể có về mặt công nghệ ngày nay. Một nhiệm vụ sử dụng hệ thống đẩy hóa học thông thường sẽ khả thi khi sử dụng máy bay Jupiter để hỗ trợ trọng lực trong cuộc chạm trán gần gũi với Mặt trời. Với các vật liệu phù hợp, công nghệ buồm mặt trời hoặc cánh buồm laser có thể được sử dụng Công việc Tương lai trong Dự án Lyra sẽ tập trung vào việc phân tích các khái niệm nhiệm vụ và các tùy chọn công nghệ khác nhau một cách chi tiết hơn và chọn ra 2 - 3 khái niệm hứa hẹn để phát triển hơn nữa.
Đó là một tiên đề lâu đời mà những thách thức khó khăn là điều cần thiết cho sự đổi mới và thay đổi. Về mặt này, sự xuất hiện của `Oumuamua trong Hệ Mặt trời của chúng ta đã kích thích sự hứng thú khám phá các tiểu hành tinh giữa các vì sao. Và trong khi một cơ hội để khám phá tiểu hành tinh này có thể không thể thực hiện được trong vài năm tới, sự xuất hiện của những kẻ xen kẽ đá trong tương lai trong Hệ thống của chúng ta có thể có thể tiếp cận được.
