'Misiune imposibilă': lansarea unei sonde care să intercepteze cometa interstelară 3I/ATLAS în 2085

Trei oameni de știință sunt de părere că este posibil ca o sondă spațială să câștige suficientă viteză pentru a prinde din urmă cometa interstelară 3I/ATLAS, aflată în prezent pe o traiectorie care o va scoate din Sistemul Solar, pentru a o studia din proximitate, cu condiția unei manevre de aprindere a motoarelor în cadrul unui survol prin relativa apropiere a Soarelui, conform unui studiu încă nepublicat într-o revistă de specialitate, încărcat în arhiva online arXiv, transmite marți Space.com. Dacă această misiune va putea fi lansată în 2035, susțin cercetătorii, ar putea ajunge din urmă cometa 3I/ATLAS la orizontul anului 2085, la o distanță de 732 de unități astronomice (UA) de Soare.

Cu alte cuvinte, la o distanță de 732 de ori mai îndepărtată de Soare decât se află Pământul (109 miliarde de kilometri).

Pentru comparație, cea mai îndepărtată sondă spațială din istorie, Voyager 1, se află în prezent la 'doar' 170 UA de Soare după același interval de timp propus pentru desfășurarea misiunii spre cometa 3I/ATLAS. Pentru a parcurge distanțe atât de mari atât de 'repede', sonda spațială va trebui să profite de așa-numitul efect Oberth, ce poartă numele cercetătorului austro-ungar Hermann Oberth (care a fost naturalizat german și a lucrat în programele de rachete ale naziștilor).

Oberth a propus acest concept în 1929 în cartea sa 'Wege zur Raumschiffahrt' ('Modalități de a călători în spațiu'). Ideea lui Oberth este că atunci când un vehicul spațial aflat pe orbită cade într-un câmp gravitațional generat de o planetă, sau în acest caz de Soare, vehiculul accelerează. La periapsidă - cel mai apropiat punct al navei spațiale față de corpul gravitațional - aceasta își pornește motoarele pentru a câștiga o viteză și mai mare.

Efectul Oberth descrie cum acest lucru, la viteze mari, produce o creștere și mai mare a vitezei - ceea ce oamenii de știință în domeniul rachetelor numesc 'delta-V' - iar cele mai mari viteze posibile sunt la periapsidă. 'Aproape fiecare lansare folosește efectul Oberth', a declarat pentru Space.com T.

Marshall Eubanks, fost om de știință NASA și în prezent cercetător-șef la Space Initiatives Inc..

El este unul dintre autorii noului studiu care descrie această misiune către 3I/ATLAS. 'De aceea, de exemplu, misiuni precum Artemis 2 își fac arderile de injecție translunară la perigeu, nu la apogeu.

Aceasta este o manevră Oberth.

Cu toate acestea, nu găsesc nicio înregistrare a unei manevre Oberth directe de tipul pe care îl propunem, care este o aprindere majoră a motoarelor la cea mai mică distanță posibilă în timpul unui survol'. Fiind cel mai masiv corp din sistemul solar, Soarele este cel mai potrivit corp cosmic pentru a profita de efectul Oberth, dar necesită o apropiere extremă. Pentru a obține o delta-V de cel puțin 8,4 kilometri pe secundă, lucru mecanic necesar pentru a accelera o navă spațială pe o nouă traiectorie, misiunea ar trebui să efectueze o manevră solară Oberth (SOM) la o distanță de 3,2 raze solare de centrul Soarelui.

Raza soarelui este de 696.000 de kilometri, iar trei raze solare sunt egale cu aproximativ 0,015 UA. O apropiere atât de mare de Soare, practic în interiorul coroanei solare, nu este imposibilă.

Când sonda solară Parker a NASA a trecut pe la periheliu, în 2023, s-a apropiat la 0,04 UA (6,1 milioane de km).

Chiar dacă nu este chiar atât de aproape de Soare precum ar fi sonda interceptoare propusă, această trecere oferă informații cu privire la nivelul înregistrat al temperaturilor: 1.370-1.400 de grade Celsius.

Totuși, scutul termic al sondei solare Parker a rezistat, protejând-o. Adam Hibberd, membru al Inițiativei pentru Studii Interstelare și autor principal al noii cercetări, citează exemplul unui studiu de proiectare din 2015 al Institutului Keck de Studii Spațiale pentru o misiune interstelară care ar profita de această manevră riscantă.

Scutul termic din studiul Keck era un compozit de carbon, precum cel de pe sonda Parker, dar cu straturi adăugate de aerogel pentru a izola suplimentar de căldura solară. 'În principiu, un scut termic similar ar putea fi folosit pentru misiunea către 3I/ATLAS', a declarat Hibberd pentru Space.com. Manevra solară Oberth ar accelera interceptorul 3I/ATLAS atât de mult încât ar deveni cel mai rapid vehicul spațial realizată vreodată, conform lui Eubanks. Hibberd este inginer software și a creat programul Optimum Interplanetary Trajectory, pe care l-a utilizat pentru acest studiu pentru a determina care ar fi cel mai eficient moment pentru lansare, având în vedere pozițiile relevante ale Pământului, Soarelui, ale planetei Jupiter și respectiv cometei 3I/ATLAS.

El a descoperit că anul 2035 deschide traiectoria optimă pentru o astfel de lansare. Ideea este de a zbura mai întâi spre Jupiter și de a folosi gravitația lui Jupiter pentru a încetini sonda spațială suficient încât aceasta să poată apoi să se întoarcă și să cadă spre Soare.

Deși acest lucru pare contraintuitiv, este necesar.

Orice navă spațială lansată de pe Pământ are deja mișcarea orbitală a Pământului de 30 de kilometri pe secundă și, la această viteză, o navă spațială care se îndreaptă spre Soare s-ar mișca prea repede și ar ajunge să fie aruncată în jurul Soarelui pe o orbită largă, în loc să se apropie suficient. Așadar, nava spațială trebuie mai întâi să piardă din viteză.

Sonda solară Parker a folosit șapte survoluri ale planetei Venus pe parcursul a șapte ani pentru a realiza acest lucru.

Întrucât 3I/ATLAS se îndepărtează de Pământ cu 61 de kilometri pe secundă, orice misiune către aceasta nu are timp să efectueze mai multe survoluri ale planetei Venus, așa că interceptorul 3I/ATLAS va trebui lansat spre Jupiter într-o călătorie care ar dura aproximativ un an, înainte de a se întoarce spre Soare. Hibberd, Eubanks și cel de-al treilea co-autor, Andreas Hein, de la Universitatea din Luxemburg, calculează că sonda spațială ar putea avea o masă de aproximativ 500 de kilograme, similară cu masa misiunii New Horizons a NASA către Pluto.

Masa scutului termic ar trebui scăzută din acești 500 de kilograme - pentru comparație scutul termic al sondei solare Parker este de 73 de kilograme. În afara scutului termic, sonda ar trebui să fie dotată cu două sau trei propulsoare cu propulsie solidă necesare pentru a furniza forța de tracțiune imensă de care este nevoie la periheliu pentru manevra solară Oberth.

Echipa sugerează că mai multe boostere din generația Starship Block 3 (V3 cu nouă motoare Raptor 3) atașate sondei spațiale aflate pe orbita joasă a Pământului înainte de plecarea acesteia în misiune ar fi suficiente. Cât de repede ar ajunge misiunea la 3I/ATLAS ar depinde de variabila delta-V obținută în timpul manevrei solare Oberth.

Un delta-V de 8,36 kilometri pe secundă ar permite un survol al 3I/ATLAS după o durată de zbor de 50 de ani.

Dacă este posibilă obținerea unei variabile delta-V de 10,36 kilometri pe secundă, întâlnirea cu 3I/ATLAS va avea loc peste doar 30 de ani.

Acest lucru nu este imposibil - sonda spațială Dawn a NASA, trimisă către Centura de Asteroizi, a atins o delta-V de 11 kilometri pe secundă după separarea de racheta sa de propulsie. Deoarece atât 3I/ATLAS, cât și nava spațială s-ar deplasa atât de repede, ar fi posibil doar un survol și nu o plasare pe orbita cometei interstelare.

Totuși, acest lucru ridică întrebări despre necesitatea unei astfel de misiuni în contextul în care astronomii se așteaptă ca Observatorul Rubin, care a început recent observațiile din Chile, să găsească în medie o cometă interstelară pe an - o creștere mare față de cele doar trei identificate până acum.

Foarte curând ar trebui să existe o mulțime de astfel de ținte mai ușor de atins. 3I/ATLAS a fost bine caracterizat de astronomi în timpul trecerii sale anul trecut și, dacă ar avea de ales, Hibberd ar prefera să vadă o misiune către 1I/'Oumuamua, pe care-l consideră un obiect mai misterios.

El a dezvoltat chiar și un plan de misiune pentru un interceptor 'Oumuamua denumit Proiectul Lyra, dar consideră că în prezent nu mai există nicio șansă de a prinde această cometă interstelară din urmă. Misiunea Comet Interceptor a Agenției Spațiale Europene (ESA), programată pentru lansare fie la sfârșitul anului 2028, fie la începutul anului 2029, este exact o astfel de misiune.

Sonda va aștepta în punctul Lagrange L2 o țintă potrivită, fie o nouă cometă de perioadă lungă din Norul Oort, fie o cometă interstelară, înainte de a fi trimisă să se întâlnească cu aceasta.

Punctele Lagrange marchează poziția pe orbită în care forța de atracție combinată a două corpuri de masă mare se anulează reciproc.

Aceste puncte sunt asemănătoare orbitelor geostaționare în sensul că permit unui obiect să fie într-o poziție 'fixă' în spațiu, față de o orbită în care poziția lui relativă se schimbă continuu. 'Sunt destul de încrezător că, atunci când vom dezvolta capacitatea de a ajunge la aceste obiecte interstelare, va exista o dorință puternică de a explora direct cel puțin o parte dintre ele', a mai spus Eubanks. În plus, dacă teoretizata Planetă Nouă este descoperită, atunci aceasta ar fi atât de departe, cu estimări cuprinse între 290 UA și 800 UA, încât o eventuală misiune către ea probabil va fi obligată să folosească o manevră solară Oberth dacă dorește să ajungă acolo într-un interval de timp cât mai scurt.

Manevra ar putea fi folosită chiar și pentru a trimite un telescop la 550 UA de Soare, care este distanța la care câmpul gravitațional al Soarelui creează o lentilă gravitațională ce poate fi folosită ca un telescop mult mai puternic decât oricare altul construit până în prezent.AGERPRES/(AS - editor: Codruț Bălu, editor online: Ady Ivaşcu)