Em outubro, o anúncio do primeiro asteróide interestelar provocou uma onda de excitação. Desde então, os astrônomos realizam observações de acompanhamento do objeto conhecido como 1I / 2017 U1 (também conhecido como `Oumuamua) e observaram algumas coisas bastante interessantes sobre ele. Por exemplo, a partir de rápidas mudanças em seu brilho, foi determinado que o asteróide é rochoso e metálico, e de forma um tanto estranha.
Observações da órbita do asteróide também revelaram que ele fez o seu passe mais próximo ao nosso Sol em setembro de 2017, e está atualmente em seu caminho de volta ao espaço interestelar. Por causa dos mistérios que este corpo guarda, há quem defenda que seja interceptado e explorado. Um desses grupos é o Projeto Lyra, que lançou recentemente um estudo detalhando os desafios e benefícios que essa missão apresentaria.
O estudo, que apareceu recentemente on-line sob o título "Projeto Lyra: Enviando uma espaçonave para 1I / 'Oumuamua (ex-A / 2017 U1), o asteróide interestelar", foi conduzido por membros da Iniciativa para Estudos Interstelares (i4iS) - um organização voluntária dedicada a tornar as viagens espaciais interestelares uma realidade em um futuro próximo. O estudo foi apoiado pela Asteroid Initiatives LLC, uma empresa de prospecção de asteróides dedicada a facilitar a exploração e exploração comercial de asteróides.
Para recapitular, quando Oumuamua foi observado pela primeira vez em 19 de outubro de 2017, por astrônomos que usavam o Telescópio de Pesquisa Panorâmica da Universidade do Havaí e o Sistema de Resposta Rápida (Pan-STARRS), o objeto (então conhecido como C / 2017 U1) era inicialmente considerado um cometa. No entanto, observações subsequentes revelaram que era realmente um asteróide e foi renomeado como 1I / 2017 U1 (ou 1I / Oumuamua).
As observações de acompanhamento feitas usando o Very Large Telescope (VLT) do ESO foram capazes de colocar restrições no tamanho, brilho, composição, cor e órbita do asteróide. Eles revelaram que `Oumuamua mede cerca de 400 metros (1312 pés) de comprimento, é muito alongado e gira em seu eixo a cada 7,3 horas - como indicado pela maneira como seu brilho varia em um fator de dez.
Também foi determinado que era rochoso e rico em metais, além de conter vestígios de tholins - moléculas orgânicas que foram irradiadas pela radiação UV. O asteróide também tem uma órbita extremamente hiperbólica - com uma excentricidade de 1,2 - que atualmente o está retirando de nosso Sistema Solar. Cálculos preliminares de sua órbita também indicaram que ela vinha originalmente da direção geral de Vega, a estrela mais brilhante da constelação do norte de Lyra.
Dado que esse asteróide é de natureza extra-solar, uma missão que seria capaz de estudá-lo de perto certamente poderia nos dizer muito sobre o sistema em que se formou. Sua chegada ao nosso sistema também aumentou a conscientização sobre asteróides extra-solares, uma nova classe de objeto interestelar que os astrônomos estimam que chegam ao nosso sistema a uma taxa de cerca de um por ano.
Por esse motivo, a equipe por trás do Projeto Lyra acredita que estudar 1I / Oumuamua seria uma oportunidade única na vida. Como afirmam em seu estudo:
“Como 1I /‘ Oumuamua é a amostra macroscópica mais próxima de material interestelar, provavelmente com uma assinatura isotópica distinta de qualquer outro objeto em nosso sistema solar, é difícil subestimar os retornos científicos da amostragem do objeto. O estudo detalhado de materiais interestelares a distâncias interestelares provavelmente está a décadas de distância, mesmo que o Projeto Starshot da Iniciativas de Inovação, por exemplo, seja vigorosamente perseguido. Portanto, uma pergunta interessante é se existe uma maneira de explorar essa oportunidade única enviando uma espaçonave para 1I / ‘Oumuamua para fazer observações de perto.”
Mas é claro que o encontro com este asteróide apresenta muitos desafios. O mais óbvio é o da velocidade, e o fato de 1I / Oumuamua já estar saindo do nosso Sistema Solar. Com base nos cálculos da órbita do asteróide, foi determinado que 1I / `Oumuamua está viajando a uma velocidade de 26 km / s - o que resulta em 95.000 km / hora (59.000 mph).
Nenhuma missão na história da exploração espacial viajou tão rápido, e as missões mais rápidas até agora só conseguiram gerenciar cerca de dois terços dessa velocidade. Isso inclui a nave espacial mais rápida para deixar o Sistema Solar (Voyager 1) e a nave espacial mais rápida no lançamento (o Novos horizontes missão). Portanto, criar uma missão que pudesse alcançá-la seria um grande desafio. Como a equipe escreveu:
“Isso é consideravelmente mais rápido do que qualquer objeto que a humanidade já lançou no espaço. A Voyager 1, o objeto mais rápido que a humanidade já construiu, possui uma velocidade excessiva hiperbólica de 16,6 km / s. Como 1I / ‘Oumuamua já está deixando nosso sistema solar, qualquer espaçonave lançada no futuro precisaria persegui-lo.”
No entanto, à medida que avançam, assumir esse desafio resultaria inevitavelmente em inovações e desenvolvimentos importantes na tecnologia de exploração espacial. Obviamente, o lançamento de tal missão precisaria acontecer mais cedo ou mais tarde, dada a rápida taxa de viagens do asteróide. Porém, qualquer missão lançada dentro de alguns anos não poderá tirar proveito dos desenvolvimentos técnicos posteriores.
Como o famoso escritor Paul Glister, um dos fundadores da Fundação Tau Zero e criador da Centauri Dreams, observou em seu site:
"O desafio é formidável: 1I / 'Oumuamua tem uma velocidade excessiva hiperbólica de 26 km / s, o que se traduz em uma velocidade de 5,5 AU / ano. Estará além da órbita de Saturno dentro de dois anos. Isso é muito mais rápido do que qualquer objeto que a humanidade já tenha lançado ao espaço. ”
Como tal, qualquer missão montada em 1I / `Oumuamua implicaria três compensações notáveis. Isso inclui o trade-off entre o tempo de viagem e o delta V (ou seja, a velocidade da espaçonave), o trade-off entre a data de lançamento e o tempo de viagem e o trade-off entre a data de lançamento / tempo de viagem e a energia característica. A energia característica (C3) refere-se ao quadrado da velocidade excessiva hiperbólica, ou a velocidade no infinito em relação ao Sol.
Por último, mas não menos importante, é a troca entre o excesso de velocidade da espaçonave no lançamento e seu excesso de velocidade em relação ao asteróide durante o encontro. O excesso de velocidade é preferível no lançamento, pois resultará em tempos de viagem mais curtos. Mas uma alta velocidade excessiva durante o encontro significaria que a espaçonave teria menos tempo para realizar medições e coletar dados sobre o asteróide.
Com tudo isso explicado, a equipe considera várias possibilidades para a criação de uma espaçonave que depende de um sistema de propulsão impulsivo (ou seja, um sistema com propulsão de duração suficientemente curta). Além disso, eles assumem que esta missão não envolveria sobrevôos planetários ou solares e voariam diretamente para 1I / `Oumuamua. A partir disso, são estabelecidos alguns parâmetros básicos, os quais eles estabelecem.
"Para resumir, a dificuldade de atingir 1I / um Oumuamua é uma função de quando lançar, a velocidade excessiva hiperbólica e a duração da missão", eles indicam. “Os futuros projetistas de missões precisariam encontrar trocas apropriadas entre esses parâmetros. Para uma data de lançamento realista em 5 a 10 anos, a velocidade excessiva hiperbólica é da ordem de 33 a 76 km / s, com um encontro a uma distância muito além de Plutão (50-200AU). ”
Por último, mas não menos importante, os autores consideram várias arquiteturas de missão que estão sendo desenvolvidas atualmente. Isso inclui aqueles que priorizariam a urgência (ou seja, o lançamento dentro de alguns anos), como o Sistema de Lançamento Espacial da NASA (SLS) - que eles alegam que simplificariam o design da missão. Outro é o Big Falcon Rocket (BFR) da SpaceX, que eles afirmam poder permitir uma missão direta até 2025, graças à sua técnica de reabastecimento no espaço.
No entanto, esses tipos de missões também exigiriam um sobrevôo em Júpiter para fornecer assistência à gravidade. Procurando técnicas mais de longo prazo, que enfatizem tecnologias mais avançadas, elas também consideram a tecnologia movida a vela solar. Isso é exemplificado pelo conceito Starshot da Breakthrough Initiatives, que daria flexibilidade à missão e a capacidade de reagir rapidamente a eventos inesperados futuros.
Embora essa abordagem implique espera, possibilidade de futuros encontros com um asteróide interestelar, permitiria uma resposta rápida e uma missão que poderia acabar com a gravidade. Também poderia permitir um conceito de missão particularmente atraente, que é enviar pequenos enxames de sondas para encontrar o asteróide. Embora isso implique um investimento significativo, o valor da infraestrutura justificaria a despesa, afirmam eles.
No final, a equipe determinou que mais pesquisas e desenvolvimentos são necessários, o que reforça a importância do Projeto Lyra. Como eles concluíram:
“[Uma] missão no objeto esticará os limites do que é tecnologicamente possível hoje. Uma missão usando o sistema convencional de propulsão química seria viável usando um sobrevôo de Júpiter para auxiliar a gravidade em um encontro próximo com o Sol. Dado o material certo, a tecnologia de vela solar ou velas a laser podem ser usadas ... Os trabalhos futuros do Projeto Lyra se concentrarão em analisar os diferentes conceitos de missão e opções de tecnologia em mais detalhes e em selecionar 2-3 conceitos promissores para desenvolvimento adicional. ”
É um axioma antigo que desafios assustadores são essenciais para a inovação e a mudança. A este respeito, o aparecimento de `Oumuamua em nosso Sistema Solar estimulou o interesse em explorar asteróides interestelares. E embora uma oportunidade de explorar esse asteróide possa não ser possível nos próximos anos, a chegada de futuros intrusos rochosos em nosso Sistema pode ser alcançável.
