Охота за пришельцем: как через 50 лет мы сможем догнать межзвездную комету
Появление в нашей Солнечной системе объекта 3I/ATLAS породило множество предложений о создании миссии для его подробного изучения. Будучи третьим обнаруженным межзвездным объектом, объем информации, который могли бы дать его прямые исследования, был бы революционным во многих отношениях. Однако архитектура миссии по перехвату межзвездной кометы ставит перед проектировщиками множество серьезных задач. Главная из них — уровень технологической готовности предлагаемых двигательных систем, от обычных ракет до двигателей на направленной энергии.
До сих пор предлагались миссии, основанные на химических ракетах, запускаемых с Земли (как миссия NASA Janus или ESA Comet Interceptor), или на корректировке траекторий существующих аппаратов (например, зонда Juno). В недавней статье исследователи из Initiative for Interstellar Studies (i4is) предлагают отказаться от прямого перехвата с запуском сегодня. Вместо этого они показывают, как миссия, запущенная в 2035 году, могла бы перехватить 3I/ATLAS, используя непрямой маневр Оберта у Солнца.
Исследование возглавил Адам Хибберд, инженер-программист и исследователь из i4is. К нему присоединились Т. Маршалл Юбэнкс и Андреас Хайн. Их статья принята к публикации в Journal of the British Interplanetary Society.
Почему нельзя просто взлететь и догнать?
Главные трудности прямой миссии к 3I/ATLAS проистекают из небесной механики самого объекта, его высокой гелиоцентрической скорости и позднего обнаружения. Первая проблема фактически исключает миссию по сближению, требующую от аппарата сравняться скоростью с кометой, оставляя вариантом лишь пролет по быстрой траектории. Однако второе и третье обстоятельства делают невозможной и прямую пролетную миссию, так как оптимальная дата запуска осталась позади.
Как резюмировал Хибберд для Universe Today: «Обнаружение произошло слишком поздно, когда объект уже пролетел внутри орбиты Юпитера со скоростью более 60 км/с. Оптимальная дата для прямого перехвата была упущена. Одно исследование показало, что даже «перехватчик комет», дежурящий в точке L2, столкнулся бы с трудностями».
Спасительный маневр Оберта
Здесь Хибберд применил разработанное им программное обеспечение OITS для оценки осуществимости непрямых миссий. Это ПО уже доказало свою эффективность при расчете миссий с использованием маневров у Солнца, включая предыдущее исследование i4is для перехвата ‘Оумуамуа (Проект Лира).
Ключевую роль играют гравитационные маневры и эффект Оберта. Гравитационный маневр использует притяжение планеты для разгона. Маневр же Оберта заключается в том, что космический аппарат, находясь под влиянием гравитации массивного тела (Солнца), достигает ближайшей точки (перигелия) и затем включает двигатели. Это позволяет получить максимальный прирост скорости за счет «эффекта рогатки», чтобы либо покинуть Солнечную систему, либо настичь улетающий межзвездный объект.
«Солнечный маневр Оберта предназначен для случаев, когда объект уже миновал перигелий и быстро удаляется, — объясняет Хибберд. — Он использует тот факт, что для перехвата нужна колоссальная скорость, и эффект Оберта позволяет ее достичь».
Окно возможностей — 2035 год
Основываясь на симуляциях OITS, команда обнаружила, что перехват возможен с помощью маневра Оберта, но запуск должен состояться в 2035 году для оптимального взаимного расположения Земли, Юпитера и кометы. Продолжительность полета составит 50 лет.
«2035 год оптимален, потому что взаимное расположение небесных тел наиболее благоприятно для достижения 3I/ATLAS с минимальными требованиями к двигательной установке зонда и ракете-носителю, а также с минимальным временем полета», — уточнил Хибберд.
Наука, стоящая полувекового ожидания
Хотя такая миссия займет много времени, научная отдача будет революционной. Астероиды и кометы — это строительный материал, оставшийся после формирования планетных систем. Их изучение раскроет тайны устройства других звездных систем без необходимости отправлять к ним зонды, что заняло бы столетия.
Пока такие концепции, как двигатели на направленной энергии, разрабатываются, их технологическая готовность, вероятно, еще далека. А пока аппарат, созданный по существующим технологиям, но использующий маневр Оберта, сможет достичь межзвездного гостя и провести детальный анализ в те же сроки. Даже если мы никогда не отправим миссии к другим звездам, перехватчик межзвездных объектов сможет рассказать нам все, что нужно знать о системах за пределами нашей.
