Ad ottobre, l'annuncio del primo asteroide interstellare ha scatenato una raffica di eccitazione. Da quel momento, gli astronomi hanno condotto osservazioni di follow-up sull'oggetto noto come 1I / 2017 U1 (aka. `Oumuamua) e hanno notato alcune cose piuttosto interessanti al riguardo. Ad esempio, da rapidi cambiamenti nella sua luminosità, è stato determinato che l'asteroide è roccioso e metallico e piuttosto strana.
Le osservazioni sull'orbita dell'asteroide hanno anche rivelato che ha fatto il suo passaggio più vicino al nostro Sole nel settembre del 2017, e attualmente sta tornando allo spazio interstellare. A causa dei misteri che questo corpo racchiude, c'è chi sostiene che sia intercettato ed esplorato. Uno di questi gruppi è il Progetto Lyra, che ha recentemente pubblicato uno studio che illustra in dettaglio le sfide e i benefici che tale missione potrebbe presentare.
Lo studio, che è apparso di recente online con il titolo "Progetto Lyra: invio di un veicolo spaziale a 1I / 'Oumuamua (ex A / 2017 U1), l'asteroide interstellare", è stato condotto da membri dell'Iniziativa per gli studi interstellari (i4iS) - a organizzazione di volontariato che si dedica a rendere i viaggi nello spazio interstellare una realtà nel prossimo futuro. Lo studio è stato supportato da Asteroid Initiatives LLC, una società di prospezione di asteroidi dedicata a facilitare l'esplorazione e lo sfruttamento commerciale degli asteroidi.
Per ricapitolare, quando Oumuamua è stato osservato per la prima volta il 19 ottobre 2017, gli astronomi hanno utilizzato il telescopio a indagine panoramica e il sistema di risposta rapida dell'Università delle Hawaii (Pan-STARRS), inizialmente si credeva che l'oggetto (allora noto come C / 2017 U1) fosse una cometa. Tuttavia, le osservazioni successive hanno rivelato che in realtà era un asteroide ed è stato ribattezzato 1I / 2017 U1 (o 1I / Oumuamua).
Le osservazioni di follow-up fatte usando il Very Large Telescope (VLT) dell'ESO sono state in grado di porre vincoli su dimensioni, luminosità, composizione, colore e orbita dell'asteroide. Questi hanno rivelato che `Oumuamua misurava circa 400 metri (1312 piedi) di lunghezza, è molto allungato e gira sul suo asse ogni 7,3 ore - come indicato dal modo in cui la sua luminosità varia di un fattore dieci.
È stato anche determinato di essere roccioso e ricco di metalli e di contenere tracce di tholins - molecole organiche che sono state irradiate dalla radiazione UV. L'asteroide ha anche un'orbita estremamente iperbolica - con un'eccentricità di 1,2 - che attualmente lo sta estraendo dal nostro Sistema Solare. I calcoli preliminari della sua orbita indicavano anche che originariamente proveniva dalla direzione generale di Vega, la stella più luminosa della costellazione settentrionale di Lyra.
Dato che questo asteroide è di natura extra-solare, una missione che sarebbe in grado di studiarlo da vicino potrebbe certamente dirci molto sul sistema in cui si è formato. Il suo arrivo nel nostro sistema ha anche aumentato la consapevolezza degli asteroidi extra-solari, una nuova classe di oggetti interstellari che gli astronomi stimano ora di arrivare nel nostro sistema ad un ritmo di circa uno all'anno.
Per questo motivo, il team dietro Project Lyra ritiene che studiare 1I / Oumuamua sarebbe un'opportunità irripetibile. Come affermano nel loro studio:
"Poiché 1I /" Oumuamua è il campione macroscopico più vicino di materiale interstellare, probabilmente con una firma isotopica distinta da qualsiasi altro oggetto nel nostro sistema solare, i ritorni scientifici dal campionamento dell'oggetto sono difficili da sottovalutare. Lo studio dettagliato dei materiali interstellari a distanze interstellari è probabilmente a distanza di decenni, anche se il Progetto Starshot di Breakthrough Initiatives, per esempio, viene perseguito con vigore. Quindi, una domanda interessante è se c'è un modo per sfruttare questa opportunità unica inviando un veicolo spaziale a 1I / "Oumuamua per fare osservazioni a distanza ravvicinata".
Ma, naturalmente, l'appuntamento con questo asteroide presenta molte sfide. Il più ovvio è quello della velocità e il fatto che 1I / Oumuamua sta già uscendo dal nostro Sistema Solare. Sulla base dei calcoli dell'orbita dell'asteroide, è stato stabilito che 1I / `Oumuamua sta viaggiando a una velocità di 26 km / s - che arriva a 95.000 km / ora (59.000 mph).
Nessuna missione nella storia dell'esplorazione spaziale ha viaggiato così velocemente e le missioni più veloci fino ad oggi sono state in grado di gestire solo i due terzi di quella velocità. Ciò include l'astronave più veloce per lasciare il sistema solare (Voyager 1) e l'astronave più veloce al lancio (il Nuovi orizzonti missione). Quindi creare una missione che potrebbe raggiungerla sarebbe una grande sfida. Come ha scritto il team:
“Questo [è] considerevolmente più veloce di qualsiasi oggetto che l'umanità abbia mai lanciato nello spazio. Voyager 1, l'oggetto più veloce che l'umanità abbia mai costruito, ha una velocità iperbolica in eccesso di 16,6 km / s. Dato che 1I / "Oumuamua sta già abbandonando il nostro sistema solare, qualsiasi veicolo spaziale lanciato in futuro avrebbe bisogno di inseguirlo."
Tuttavia, man mano che proseguono affermando, affrontare questa sfida porterebbe inevitabilmente a innovazioni e sviluppi chiave nella tecnologia di esplorazione dello spazio. Ovviamente, il lancio di una tale missione dovrebbe avvenire prima o poi, dato il rapido tasso di viaggio dell'asteroide. Ma qualsiasi missione che verrà lanciata entro pochi anni non sarà in grado di sfruttare gli sviluppi tecnici successivi.
Come il famoso scrittore Paul Glister, uno dei fondatori della Tau Zero Foundation e il creatore di Centauri Dreams, ha osservato sul suo sito Web:
"La sfida è formidabile: 1I /" Oumuamua ha una velocità in eccesso iperbolica di 26 km / s, che si traduce in una velocità di 5,5 UA / anno. Sarà oltre l'orbita di Saturno entro due anni. Questo è molto più veloce di qualsiasi oggetto che l'umanità abbia mai lanciato nello spazio. ”
Pertanto, qualsiasi missione montata su 1I / `Oumuamua comporterebbe tre notevoli compromessi. Questi includono il trade-off tra il tempo di viaggio e il delta V (cioè la velocità del veicolo spaziale), il trade-off tra la data di lancio e il tempo di viaggio e il trade-off tra la data di lancio / tempo di viaggio e l'energia caratteristica. L'energia caratteristica (C3) si riferisce al quadrato della velocità in eccesso iperbolica o alla velocità all'infinito rispetto al Sole.
Ultimo, ma non meno importante, è il compromesso tra la velocità in eccesso del veicolo spaziale al momento del lancio e la sua velocità in eccesso rispetto all'asteroide durante l'incontro. La velocità in eccesso è preferibile al momento del lancio, poiché si tradurrà in tempi di percorrenza più brevi. Ma un'elevata velocità in eccesso durante l'incontro significherebbe che l'astronave avrebbe meno tempo per condurre misurazioni e raccogliere dati sull'asteroide stesso.
Tenendo conto di tutto ciò, il team considera quindi varie possibilità per la creazione di un veicolo spaziale che si baserebbe su un sistema di propulsione impulsivo (ovvero uno con una spinta sufficientemente breve). Inoltre, presumono che questa missione non implicherebbe alcun volo planetario o solare e volerebbe direttamente su 1I / `Oumuamua. Da questo, vengono stabiliti alcuni parametri di base che poi definiscono.
"Per riassumere, la difficoltà di raggiungere 1I /" Oumuamua è una funzione di quando lanciare, la velocità in eccesso iperbolica e la durata della missione ", indicano. “I futuri progettisti di missioni dovrebbero trovare opportuni compromessi tra questi parametri. Per una data di lancio realistica tra 5 e 10 anni, la velocità in eccesso iperbolica è dell'ordine di 33 fino a 76 km / s con un incontro a una distanza molto superiore a Plutone (50-200 UA). "
Infine, ma non meno importante, gli autori considerano varie architetture di missione che sono attualmente in fase di sviluppo. Questi includono quelli che darebbero la priorità all'urgenza (ovvero il lancio entro pochi anni), come lo Space Launch System (SLS) della NASA - che sostengono semplificherebbe la progettazione della missione. Un altro è il Big Falcon Rocket (BFR) di SpaceX, che secondo loro potrebbe consentire una missione diretta entro il 2025 grazie alla sua tecnica di rifornimento nello spazio.
Tuttavia, questi tipi di missioni richiederebbero anche un sorvolo di Giove per fornire un aiuto di gravità. Guardando a tecniche più a lungo termine, che enfatizzerebbero tecnologie più avanzate, considerano anche la tecnologia a vela solare. Ciò è esemplificato dal concetto Starshot di Breakthrough Initiatives, che fornirebbe flessibilità di missione e la capacità di reagire rapidamente a futuri eventi imprevisti.
Sebbene questo approccio implichi l'attesa, la possibilità di futuri incontri con un asteroide interstellare, consentirebbe una risposta rapida e una missione che potrebbe eliminare gli assist di gravità. Potrebbe anche consentire un concetto di missione particolarmente attraente, che è quello di inviare piccoli sciami di sonde per incontrarsi con l'asteroide. Sebbene ciò implicherebbe investimenti significativi, il valore dell'infrastruttura giustificherebbe la spesa, sostengono.
Alla fine, il team ha stabilito che sono necessarie ulteriori ricerche e sviluppi, il che sottolinea l'importanza del Progetto Lyra. Come hanno concluso:
“[A] la missione sull'oggetto allungherà i confini di ciò che è tecnologicamente possibile oggi. Una missione che utilizza il tradizionale sistema di propulsione chimica sarebbe fattibile usando un flyby di Giove per assistere la gravità in un incontro ravvicinato con il Sole. Dati i materiali giusti, la tecnologia della vela solare o le vele laser potrebbero essere utilizzate ... I lavori futuri nell'ambito del Progetto Lyra si concentreranno sull'analisi dei diversi concetti di missione e opzioni tecnologiche in modo più dettagliato e sulla selezione di 2-3 promettenti concetti per un ulteriore sviluppo. "
È un assioma secolare che sfide scoraggianti sono essenziali per l'innovazione e il cambiamento. A questo proposito, la comparsa di `Oumuamua nel nostro Sistema Solare ha stimolato l'interesse nell'esplorazione di asteroidi interstellari. E mentre un'opportunità per esplorare questo asteroide potrebbe non essere possibile nei prossimi anni, l'arrivo di futuri intrusi rocciosi nel nostro Sistema potrebbe essere solo raggiungibile.
