Межзвездный астероид предложили догнать на лазерных парусах

Первый в истории межзвездный астероид, обнаруженный астрономами в октябре, можно попытаться догнать с помощью роя из сотен небольших зондов с солнечными парусами, разгонять которые будут мощные лазеры на Земле, считает группа ученых, участвующих в проекте «Лира». Препринт исследования опубликован на портале arXiv.org.

Межзвездный астероид 1I/’Oumuamua был открыт 18 октября 2017 года при помощи телескопов сети Pan-STARRS на Гавайях. Изначально его посчитали межзвездной кометой, которая получила обозначение С/2017 U1 (PANSTARRS), однако дальнейшие наблюдения с помощью телескопа VLT в Европейской Южной обсерватории показали, что объект не имеет никаких признаков комы и, скорее, является астероидом. После этого «кометный» индекс «C» в названии поменяли на астероидный «А», а затем дали объекту официальное имя Оумуамуа (’Oumuamua), что в переводе с гавайского может означать «разведчик» или «посланец издалека». Анализ данных показал, что астероид имеет скорость около 26 километров в секунду относительно Солнца, прибыл к нам из точки, близкой к солнечному апексу, в созвездии Лиры, движется по незамкнутой гиперболической траектории и вскоре покинет Солнечную систему. Другие наблюдения показали, что астероид может иметь вытянутую форму и длину около 230 метров, его плотность может быть в шесть раз больше плотности воды, а поверхность имеет красноватый оттенок, что может говорить о наличии толинов.

Случаи прилета внесолнечных астероидов в нашу планетную систему весьма редки (один объект в год по оценкам астрономов), а вероятность их успешного обнаружения очень низка, поэтому исследование 1I/’Oumuamua, особенно с близкого расстояния, является уникальным шансом узнать больше о составе межзвездного вещества. Однако эта задача весьма сложна, в частности из-за высокой скорости астероида, которая больше, чем скорость любого исследовательского космического аппарата, запущенного в космос на текущий момент времени. Разработка любого проекта аппарата, который будет способен нагнать астероид, может дать мощный толчок для развития космических технологий.

Наиболее реалистичной датой запуска аппарата в космос авторы работы из британской организации «Initiative for Interstellar Studies» и компании «Asteroid Initiatives» считают период с с 2023 по 2027 год, в этом случае значение требуемой избыточной гиперболической скорости (скорости, которую имеет тело при движении в бесконечность) составляет от 33 до 76 километров в секунду, а продолжительность полета составит от 5 до 30 лет. Запуск с Земли можно осуществить при помощи разрабатываемых ракетных систем SLS (Space Launch System) или BFR (Big Falcon Rocket), для набора нужной скорости и коррекции траектории аппарат должен будет совершить маневры Оберта у Солнца и Юпитера. Предполагается, что зонд может иметь несколько дополнительных разгонных твердотопливных ступеней, РИТЭГ и будет оснащен многослойной теплоизоляцией. Расчеты показывают, что в случае успешного запуска аппарата в 2025 году, его встреча с астероидом может состояться в 2039 или 2051 году, на расстоянии в 85 или 155 астрономических единиц от Земли.

Однако наиболее перспективным проектом команда исследователей считает «рой» из сотен небольших зондов (ChipSats), оснащенных солнечным парусом. При массе менее одного килограмма зонды будут разгоняться бы с помощью лазерного луча мощностью в десятки мегаватт. В этом случае запуск можно было бы осуществить через четыре года после начала работы и достичь астероида примерно за десять лет. При этом можно решить проблему навигации, поиска астероида и расчета точного места встречи с ним, так как огромный массив зондов сможет покрыть большую площадь. В качестве других вариантов рассматриваются магнитные или электрические паруса или ускорение зондов в магнитосфере Юпитера за счет силы Лоренца. Есть еще одна идея — не пытаться догнать 1I/’Oumuamua, а создать аппарат, способный достичь похожий быстролетящий объект, и дождаться следующего межзвездного «гостя», чтобы сильно сократить время полета, сложность миссии и ее стоимость.

Ранее мы рассказывали о запуске проекта Breakthrough Starshot, в рамках которого планируется разработка небольших зондов на лазерном ветре для отправки к другим звездам. Именно на его основе и был предложен «рой» из зондов для изучения астероида 1I/’Oumuamua.

Александр Войтюк