|
Новая концепция, позволяющая догнать 3I-ATLAS
|
|
|
|
Прибытие 3I/ATLAS в нашу Солнечную систему породило множество предложений о проведении миссии по сближению с целью изучения его вблизи. Поскольку это третий из когда-либо обнаруженных межзвездных объектов (ISO), огромное количество информации, которую могли бы предоставить прямые исследования, было бы новаторским во многих отношениях. Однако архитектура миссии по перехвату межзвездной кометы ставит перед разработчиками и планировщиками множество серьезных задач. Главной из них является уровень технологической готовности (TRL) предлагаемых двигательных установок, начиная от обычных ракет и заканчивая двигателями с направленной энергией (DEP).
|
|
|
|
До сих пор предложения о полетах были сосредоточены на химических ракетах, запускаемых с Земли, таких как миссия НАСА "Янус" и "Перехватчик комет" ЕКА, или на существующих миссиях, таких как зонд "Юнона", которые корректируют свои траектории для сближения с Землей. В недавней статье, размещенной на сервере препринтов arXiv, исследователи из Инициативы межзвездных исследований (i4is) предлагают отказаться от миссии прямого переноса, которая стартовала бы с Земли сегодня. Вместо этого они демонстрируют, как миссия, стартующая в 2035 году, могла бы перехватить 3I/ATLAS, используя непрямой маневр солнечного Оберта.
|
|
|
|
Адам Хибберд, инженер-программист и исследователь в области астронавтики из i4is и владелец/директор Hibberd Astronautics Ltd., руководил исследованием. К нему присоединились Т. Маршалл Юбэнкс, главный научный сотрудник Space Initiatives Inc. и генеральный директор Asteroid Initiatives LLC, и Андреас Хейн, доцент кафедры аэрокосмической инженерии Люксембургского университета и главный научный сотрудник Междисциплинарного центра безопасности, надежности и доверия. Их статья была принята к публикации в журнале Британского межпланетного общества (JBIS).
|
|
|
|
|
|
|
Основные трудности, связанные с прямой миссией на сближение с 3I/ATLAS, связаны с небесной механикой целевого объекта, его высокой гелиоцентрической скоростью и поздним первоначальным обнаружением. Первая проблема фактически исключает миссию сближения, в которой используется бортовая двигательная установка, соответствующая скорости кометы, что позволяет проводить длительное изучение тела с близкого расстояния. В результате предпочтительным вариантом является облет. Однако второе и третье соображения исключают прямую миссию, поскольку оптимальная дата запуска уже прошла до того, как она была обнаружена.
|
|
|
|
Хибберд подытожил это для Universe Today по электронной почте: "Для прямой миссии объект 3I/ATLAS был обнаружен слишком поздно, когда он уже находился внутри орбиты Юпитера и двигался со скоростью, превышающей 60 км/с. Оказывается, это произошло после оптимальной даты запуска для прямой миссии по перехвату кометы. В одной статье было обнаружено, что даже у космического аппарата-перехватчика комет возникли бы трудности, если бы он уже находился в точке L2 Солнце/Земля, когда был обнаружен 3I/ATLAS."
|
|
|
|
Именно здесь Хибберд использовал разработанное им программное обеспечение для определения оптимальной межпланетной траектории (OITS), чтобы оценить осуществимость прямых и косвенных миссий по перехвату ISOS. Это программное обеспечение зарекомендовало себя в решении задач с использованием солнечных оболочек, что включает в себя предыдущее исследование i4is для миссии (проект Lyra), которая должна была перехватить первый обнаруженный ISO-сигнал "Oumuamua". Неотъемлемая часть проекта "Лира" и других миссий, он использует OTIS для использования гравитационных систем (GAs) и/или маневров Оберта.
|
|
|
|
Первый включает в себя маневр "пращи", который использует гравитацию планеты (или Луны) для увеличения скорости. Последний состоит из космического аппарата, находящегося под гравитационным воздействием массивного тела (Солнца), ожидающего своего ближайшего прохождения (перигелия), а затем применяющего тягу для достижения высокой гелиоцентрической скорости. Таким образом, космический корабль может либо достичь второй космической скорости за пределами Солнечной системы, либо набрать скорость, достаточную для сближения с ИСО, который к этому времени уже преодолел огромное расстояние.
|
|
|
|
Хибберд сказал: "Опция Solar Oberth предназначена для тех случаев, когда межзвездный объект прошел свой перигелий (максимальное приближение к Солнцу) и быстро удаляется от Солнца. Он признает тот факт, что космическому аппарату необходимо развить огромную скорость, чтобы поймать такой объект, и использует так называемый "эффект Оберта" для достижения этой скорости. Когда космический аппарат приближается к Солнцу, гравитационное притяжение солнца увеличивает его скорость до тех пор, пока не будет достигнут перигелий, затем космический аппарат запускает свои твердотопливные двигатели в этой оптимальной точке, чтобы максимизировать "эффект рогатки" и быстро разогнать зонд к целевому объекту, в данном случае 3I/ATLAS."
|
|
|
|
Основываясь на своих расчетах OTIS, команда обнаружила, что перехват может быть осуществлен с помощью маневра Solar Oberth, но запуск должен состояться в 2035 году, чтобы достичь оптимального выравнивания между Землей, Юпитером и 3I/ATLAS. Продолжительность полета составит 50 лет (хотя Хибберд отмечает, что этот срок может быть незначительно сокращен).
|
|
|
|
"2035 год является оптимальным, поскольку расположение задействованных небесных тел (т.е. Земли, Юпитера, Солнца и 3I/ATLAS) наиболее благоприятно для достижения 3I/ATLAS при минимальных требованиях к двигательной установке Solar Oberth для зонда, минимальных требованиях к характеристикам ракеты-носителя и минимальном времени полета время приближаться к цели, - сказал он.
|
|
|
|
Хотя такой миссии потребовалось бы много времени, чтобы перехватить ISO, научные результаты были бы поистине революционными. Астероиды и кометы - это, по сути, материальные остатки, оставшиеся после формирования планетных систем. Таким образом, изучение ISO позволило бы многое узнать о других звездных системах без необходимости отправлять к ним миссии, что могло бы занять столетия или дольше. В то время как DEP исследуется как возможное решение, похожее на рой вокруг Проксимы Центавра (еще один проект i4is), до реализации этой концепции, вероятно, еще много десятилетий.
|
|
|
|
В то же время космический аппарат, разработанный с использованием современных технологий, основанных на маневре солнечного Оберта, мог бы достичь ISO и провести детальный анализ за те же сроки. Даже если мы никогда не отправим миссии к ближайшим звездам, чтобы понаблюдать за тем, что там находится, перехватчик ISO мог бы рассказать нам все, что нам нужно знать о системах за пределами нашей.
|
|
|
|
Источник
|
