Os cientistas acreditam que é possível que uma nave espacial ganhe velocidade suficiente para alcançar o icónico cometa interestelar 3I/ATLAS, atualmente a afastar-se de nós, disparando foguetes de reforço muito perto do Sol.
Os pesquisadores dizem que se a missão puder ser lançada em 2035, poderá pelo menos alcançá-la 3I/Atlas Em 2085, a distância é de 732 unidade astronômica (Austrália) de sol. Em outras palavras, está 732 vezes mais longe do sol Terra Sim, são 68 bilhões de milhas (109 bilhões de quilômetros). Para efeito de comparação, nossa sonda espacial ativa mais distante, Viajante 1está atualmente a apenas 170 UA do Sol, após quase o mesmo tempo de voo da missão 3I/ATLAS proposta.
Para cobrir distâncias tão vastas tão rapidamente, a missão aproveitará algo chamado Efeito Obert, em homenagem ao cientista de foguetes austro-húngaro Hermann Obert (que mais tarde se tornou cidadão alemão e trabalhou para os nazistas). Obert propôs o conceito pela primeira vez em 1929 em seu livro “Wege zur Raumschiffahrt” (“O Caminho da Viagem Espacial”).
A ideia é que quando uma espaçonave em órbita cai no campo gravitacional criado por um planeta (ou, neste caso, o sol), a espaçonave acelera. No periapsis (ponto onde a espaçonave está mais próxima do corpo gravitacional), ela aciona seus motores para ganhar mais velocidade. O Efeito Obert descreve como fazer isso em velocidades mais altas produz mudanças maiores na velocidade (o que os cientistas de foguetes chamam de “delta-V”), enquanto a velocidade mais alta alcançável está no ponto próximo.
“Quase todos os lançamentos usam o efeito Oberth”, disse ao Space.com o ex-cientista da NASA T. Marshall Eubanks, agora cientista-chefe da Space Initiatives Inc. e autor de um novo artigo que descreve a missão ao 3I/ATLAS. “É por isso que missões como esta Ártemis 2 Suas injeções translunares queimam no perigeu, não no apogeu. Este é o exercício de Oberth. No entanto, não consegui encontrar nenhum registro de uma manobra direta de Obert do tipo que propusemos, que fosse a mais próxima de uma grande queima de foguete durante o sobrevoo. “
Como o maior corpo celeste da terra sistema solaro sol é o melhor lugar para aproveitar o efeito Obert. Mas significa perto – muito perto.
Para atingir um delta-V de pelo menos 5,1 milhas (8,4 quilômetros) por segundo, que você pode considerar como o trabalho necessário para acelerar a espaçonave para uma nova órbita, a missão deve realizar uma Manobra Solar Obert (SOM) a uma distância de 3,2 raios solares do centro do Sol. esse raio solar São 432.450 milhas (696.000 quilômetros).
Três raios solares são aproximadamente iguais a 0,015 unidades astronômicas.
Tão perto do sol, o sol está bem dentro do sol coroa do solnão é impossível. Quando a NASA Sonda Solar Parker Estará mais próximo do Sol em 2023, dentro de 0,04 UA (3,7 milhões de milhas/6,1 milhões de quilómetros). Embora não estivesse tão perto do Sol como o interceptor 3I/ATLAS proposto, era uma indicação do que estava por vir: a Sonda Solar Parker experimentou temperaturas de 2.500–2.600 graus Fahrenheit (1.370–1.400 graus Celsius).
Ainda assim, o escudo térmico da Parker Solar Probe a protege. Adam Hibberd, membro do Programa de Pesquisa Interestelar e principal autor do estudo, citou um estudo de 2015 do Instituto Keck de Estudos Espaciais sobre o projeto de missões interestelares que exploram manobras perigosas. O escudo térmico no estudo de Keck é um composto de carbono, como o da Parker Solar Probe, mas com uma camada adicional de aerogel para isolamento adicional. queimando.
“Em princípio, um escudo térmico semelhante poderia ser usado para a missão 3I/ATLAS”, disse Hibbard ao Space.com.
Eubanks disse que a manobra Solar Obert acelerará o interceptor 3I/ATLAS tão rapidamente que se tornará a espaçonave mais rápida já construída, “por uma grande margem”.
Hibbard é engenheiro de software e criador do software Optimal Interplanetary Trajectories, que ele usou neste estudo para determinar quando é o momento mais eficiente para o lançamento, levando em consideração a Terra, o Sol, Júpiter e 3I/ATLAS. Ele descobriu que o ano de 2035 proporcionou a melhor trajetória.
A ideia é voar primeiro em direção a Júpiter e usar a gravidade de Júpiter para desacelerar a espaçonave o suficiente para que ela possa retornar e cair em direção ao sol. Embora isso pareça contra-intuitivo, é necessário. Qualquer nave espacial lançada da Terra já tem uma órbita terrestre de 30 quilómetros, e uma nave espacial que viajasse para o Sol a essa velocidade estaria a mover-se demasiado depressa e acabaria por ser lançada em torno do Sol numa órbita mais ampla, em vez de se aproximar dele.
Portanto, a espaçonave precisa primeiro desacelerar. Parker Solar Probe faz sete sobrevôos Vênus Demorou mais de sete anos para atingir esse objetivo. Como o 3I/ATLAS está se afastando de nós a 38 milhas (61 quilômetros) por segundo, qualquer missão não terá tempo de fazer vários sobrevôos por Vênus, então o interceptador 3I/ATLAS voará até Júpiter e retornará ao sol em uma viagem de cerca de um ano.
Hibberd, Eubanks e seu coautor Andreas Hein, da Universidade de Luxemburgo, calcularam que a espaçonave teria uma massa de cerca de 1.100 libras (500 quilogramas), aproximadamente a mesma massa da NASA. novos horizontes missão Plutão. Destes 500 kg, a massa do escudo térmico deve ser deduzida – na Parker Solar Probe, o peso do escudo térmico é de 160 lb (73 kg).
Separados desta carga estão dois ou três propulsores de foguetes sólidos que fornecem o enorme impulso necessário para as manobras solares de Obert no periélio. A equipe sugere que seria suficiente conectar várias naves estelares Block 3 (equipadas com nove motores Raptor 3) em órbita baixa da Terra antes que a espaçonave parta em sua missão.
A velocidade com que a missão atingirá 3I/ATLAS dependerá do delta-V fornecido durante a manobra Solar Obert. O Delta-V de 5,19 milhas por segundo (8,36 quilômetros por segundo) permitirá o sobrevoo 3I/ATLAS 50 anos após seu voo. Se não quisermos esperar tanto, então se for possível fazer com que o Delta-V atinja uma velocidade de 10,36 quilômetros por segundo (6,43 milhas por segundo), o encontro poderá acontecer em apenas 30 anos. Não é impossível – NASA alvorecer nave espacial chega cinturão de asteróides Após a separação do foguete auxiliar, sua velocidade atingiu 6,84 mph (11 km/s).
Como tanto o 3I/ATLAS quanto a espaçonave se movem tão rápido, eles só podem voar, em vez de entrar em órbita ao redor, do intruso interestelar. No entanto, isso levanta a questão: por que buscar o 3I/ATLAS? Em particular, os astrónomos esperam Observatório RubinA organização iniciou agora operações científicas no Chile e descobre, em média, um cometa interestelar todos os anos – um aumento significativo em relação aos três cometas descobertos até agora. Em breve haverá muito mais metas alcançáveis.
“Teremos que ver”, disse Eubanks. “Talvez depois de 10 objetos interestelares serem descobertos, ‘3I’ parecerá tão comum que não valerá a pena organizar uma expedição para persegui-lo. Mas, novamente, talvez pareça diferente, incomum, e haverá tal desejo.”
3I/ATLAS foi bem descrito pelos astrônomos quando passou no ano passado, uma missão que Hibbard preferiria ver se tivesse escolha 1I/’Oumuamuaem vez disso, é um objeto mais intrigante. Na verdade, Hibberd já havia desenvolvido um plano de missão chamado interceptador “Oumuamua” Projeto Lyramas parece que a chance de agarrá-lo agora desapareceu.
Na verdade, se tivermos uma missão pronta, métodos mais tradicionais para chegar a um cometa interestelar podem ser suficientes se conseguirmos detectá-lo suficientemente cedo. este é um ponto de vista Apoiado por um estudo 2025, cientistas do Southwest Research Institute.
“Para futuros objetos interestelares, a manobra Solar Obert deve ser evitada, se possível, uma vez que foi projetada para capturar objetos interestelares específicos após o seu ‘voo de pássaro’ e longe do Sol”, disse Hibberd. “Com uma melhor arquitetura de missão, usando detectores já em órbita no espaço, objetos interestelares ao redor do periélio podem ser interceptados em um período de tempo mais curto, eliminando a necessidade de um Obertur.”
A missão Comet Interceptor da Agência Espacial Europeia, com lançamento previsto para o final de 2028 ou início de 2029, é uma dessas missões. Ele vai esperar em L2 Ponto Lagrange Para um objectivo adequado, quer uma nova estratégia de longo prazo cometa de Ultranuvem ou um cometa interestelar e foi enviado para um encontro com ele. Portanto, há uma boa probabilidade de termos uma nave espacial para investigar um cometa interestelar na próxima década.
“Estou muito confiante de que à medida que desenvolvemos a capacidade de alcançar estes objetos interestelares, teremos um forte desejo de explorar diretamente pelo menos alguns deles”, disse Eubanks.
Isso não significa que os perfis de missão para espaçonaves que utilizam manobras solares de Obert precisem ser abandonados. Uma nave espacial poderia ultrapassar o Sol e explorar mais profundamente o sistema solar exterior Netuno.
“Qualquer coisa além de Netuno será um alvo bastante fácil, e a exploração desses objetos está apenas começando”, disse Eubanks.
Além disso, se teoricamente planeta nove Uma vez descoberto, estará bastante distante, com estimativas variando de 290 UA a 800 UA; se quiser chegar lá rapidamente, sua missão pode não ter outra escolha senão utilizar a manobra Solar Obert. Esta operação pode até ser usada para lançar um telescópio a uma distância de até 550 UA do Sol, que é a distância na qual o campo gravitacional do Sol cria um campo gravitacional. lente de gravidade Ele pode ser usado como um telescópio muito mais poderoso do que qualquer telescópio construído até hoje.
Atualmente, o 3I/ATLAS ainda está nos deixando. Quer haja ou não uma recuperação, o desenvolvimento de órbitas de naves espaciais que utilizam manobras solares de Obert significa que os confins do nosso sistema solar podem não ser tão difíceis de alcançar como tememos.
A pesquisa de Hibbard, Eubanks e Hein está disponível como pré-impressão arXiv.
