Ao disparar os seus foguetes de reforço à medida que se aproxima do Sol, os cientistas pensam que é possível que uma nave espacial ganhe velocidade suficiente para capturar o icónico cometa interestelar 3I/ATLAS, que atualmente está a afastar-se de nós.
Se a missão começar em 2035, poderá pelo menos recuperar o atraso, dizem os pesquisadores 3I/ATLAS 732 em 2085 fora Unidades astronômicas (UA) de o sol. Em outras palavras, está 732 vezes mais longe do Sol Terra 68 bilhões de milhas (109 bilhões de quilômetros). Em comparação, a nossa sonda espacial ativa mais distante, Viajante 1Atualmente está a 170 UA do Sol, após o mesmo tempo de voo proposto para 3I/ATLAS.
Para cobrir distâncias tão grandes tão rapidamente, o foguete austro-húngaro aproveitaria algo chamado efeito Oberth, em homenagem a Hermann Oberth (que mais tarde se tornou um alemão nacionalizado e trabalhou para os nazistas). Oberth propôs isso pela primeira vez em 1929 em seu livro “Wage zur Raumschiffahrt” (“Maneiras de viajar no espaço”).
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 – o ponto mais próximo da espaçonave de seu corpo gravitacional – ela aciona seus motores para ganhar ainda mais velocidade. O efeito Oberth descreve como fazer isso em alta velocidade resulta em uma maior mudança na velocidade – o que os cientistas de foguetes chamam de “delta-V” – e a velocidade mais alta que pode ser alcançada é no periapsis.
“Cada lançamento usa o efeito Oberth”, disse T. Marshall Eubanks, ex-cientista da NASA agora cientista-chefe da Space Initiatives Inc. e autor de um novo artigo que descreve a missão do 3I/ATLAS, ao Space.com. “É por isso que exemplos de tarefas etc. Ártemis 2 Queime sua agulha translunar no perigeu, não no apogeu. Foi uma manobra de Oberth. No entanto, não consegui encontrar nenhum registro de uma manobra direta de Oberth do tipo que estamos propondo, que é um grande lançamento de foguete próximo a uma trajetória de vôo.”
Como um corpo muito grande sistema solarO sol é o melhor lugar para aproveitar o efeito Oberth. Mas também significa aproximar-se – 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 uma espaçonave em uma nova trajetória, a missão realizará uma Manobra de Órbita Solar (SOM) de 3,2 raios solares a partir do centro do Sol. O O raio do sol é 432.450 milhas (696.000 quilômetros).
Três raios solares têm cerca de 0,015 UA.
Quanto mais perto ele chega do Sol, mais profundo ele fica Coroa solarNão é impossível. Durante a NASA Exploração Solar Parker Fez a sua maior aproximação ao Sol em 2023, chegando a 0,04 UA (3,7 milhões de milhas/6,1 milhões de km). Embora não esteja tão perto do Sol como o interceptor 3I/ATLAS proposto, é um indicativo do que está por vir: a Parker Solar Probe experimentou temperaturas de 2.500–2.600 graus Fahrenheit (1.370–1.400 graus Celsius).
No entanto, o escudo térmico da Parker Solar Probe o protegeu. Adam Hibbert, membro da Iniciativa para Exploração Interestelar e principal autor da pesquisa, cita o exemplo de um estudo de projeto de 2015 do Instituto Keck de Estudos Espaciais que tiraria vantagem da manobra arriscada. O escudo térmico no estudo Keck é um composto de carbono semelhante ao do Parker Solar Profil, mas com camadas de aerogel adicionadas para isolá-lo ainda mais do sol. Calor ardente.
“Em princípio, um escudo térmico semelhante poderia ser usado para a missão 3I/ATLAS”, disse Hibberd ao Space.com.
Eubanks disse que a manobra solar Oberth irá acelerar a interceptação 3I/ATLAS, tornando-a “em boa medida” a espaçonave mais rápida de todos os tempos.
Hibberd é engenheiro de software de profissão e criador do software Optimum Interplanetary Trajectory que usou para o estudo, que leva em consideração as posições relativas da Terra e do Sol para determinar o momento mais eficiente para o lançamento. Quinta-feira e 3I/ATLAS. Ele descobriu que 2035 proporcionou a trajetória ideal.
Primeiro voe até Júpiter e use a gravidade de Júpiter para impulsionar a espaçonave lentamente para que ela possa girar para trás e cair em direção ao Sol. Embora isso possa parecer contra-intuitivo, é necessário. Qualquer nave espacial lançada da Terra já tem um movimento orbital terrestre de 30 quilómetros e, a esta velocidade, uma nave espacial que se dirige em direcção ao Sol estaria a mover-se demasiado depressa para orbitar o Sol numa órbita ampla.
Portanto, a espaçonave deve primeiro desacelerar. A Parker Solar Probe usou sete sobrevoos Vênus Mais de sete anos para conseguir isso. Como o 3I/ATLAS está se afastando de nós a cerca de 38 milhas (61 quilômetros) por segundo, nenhuma missão teria tempo para vários sobrevoos de Vênus, então o interceptador 3I/ATLAS correrá em direção a Júpiter em uma viagem que levará cerca de um ano antes de seguir em direção ao Sol.
Hibbert, Eubanks e o seu co-autor Andreas Heine, da Universidade do Luxemburgo, calculam que a nave espacial poderia pesar cerca de 500 quilogramas, semelhante ao peso da NASA. Novos horizontes tarefa Plutão. A massa do escudo térmico deve ser subtraída desses 500 kg – o escudo térmico Parker Solar Profil pesa 160 libras (73 kg).
Esta carga exigiria dois ou três propulsores de foguetes sólidos separados para fornecer o tremendo impulso necessário no periélio para uma manobra em órbita solar. A equipe sugere que várias naves estelares Block 3 (compostas por nove motores Raptor 3) acopladas na órbita baixa da Terra antes da espaçonave partir em sua missão seriam suficientes.
A rapidez com que a missão atinge 3I/ATLAS depende do delta-V entregue durante a manobra em órbita solar. O Delta-V voará 3I/ATLAS 50 anos depois a 5,19 milhas por segundo (8,36 quilômetros por segundo). Se não quisermos esperar tanto, o encontro acontecerá em apenas 30 anos se o Delta-V puder percorrer 6,43 milhas por segundo (10,36 quilômetros por segundo). Não é impossível – NASA o amanhecer nave espacial Cinturão de asteróides Delta-V atingiu 6,84 milhas por segundo (11 quilômetros por segundo) após a separação de seu foguete auxiliar.
Dado que tanto o 3I/ATLAS como a sonda se movem tão rapidamente, só é possível um sobrevoo, em vez de entrar em órbita em torno do espaço interestelar. No entanto, isso levanta a questão: por que perseguir o 3I/ATLAS? Especialmente como os astrônomos esperam Observatório RubinAgora a ciência iniciou operações no Chile, encontrando uma média de um cometa estelar por ano – o maior aumento de três já identificado. Deve haver muitos objetivos que sejam fáceis de alcançar muito rapidamente.
“Teremos que ver”, disse Eubanks. “Talvez, depois de 10 objetos interestelares terem sido descobertos, 3 eu possa parecer comum, e pode não parecer valer a pena fazer uma expedição para persegui-lo. Mas, novamente, pode parecer estranho e incomum, e tal desejo existirá.”
O 3I/ATLAS foi bem caracterizado pelos astrônomos durante o sobrevôo do ano passado, e Hibbert adoraria ver uma missão se tivesse vontade. 1I/’OumuamuaEra um material muito confuso. Na verdade, Hibberd já desenvolveu um plano de missão chamado interceptador ‘Oumuamua Projeto LyraMas ele sente que a chance de pegá-lo já se foi.
Na verdade, se tivéssemos uma missão pronta e pudéssemos encontrar um cometa galáctico com antecedência, os meios habituais para alcançá-lo seriam suficientes. Esta é uma visão que existia Apoiado por um estudo Em 2025, de cientistas do Southwest Research Institute.
“Para futuros objetos interestelares, uma manobra em órbita solar deve ser evitada, se possível, porque ela foi projetada para capturar um objeto interestelar específico ‘depois que o pássaro tenha voado’ e esteja se afastando do Sol”, disse Hibbert. “Existem configurações de missão melhores usando uma sonda já em órbita, que pode interceptar um objeto galáctico em torno do periélio em tão pouco tempo que Oberth se torna desnecessário”.
Uma dessas missões é a missão Comet Interceptor da Agência Espacial Europeia, que será lançada no final de 2028 ou início de 2029. Ela espera em L2 Ponto Lagrange Para uma meta adequada, é necessário um novo Cometa de Nuvem de Oort ou um cometa galáctico, antes de ser enviado para um encontro com ele. Portanto, há uma probabilidade razoável de termos uma sonda de cometas interestelares nos próximos 10 anos.
“Estou muito confiante de que à medida que desenvolvemos a capacidade de alcançar estes objetos interestelares, haverá um forte desejo de examinar diretamente pelo menos alguns deles”, disse Eubanks.
Isso não significa que o perfil da missão de uma espaçonave usando uma manobra em órbita solar deva ser descartado. Uma espaçonave passará pelo Sol e ganhará impulso para explorar o sistema solar exterior além Netuno.
“Qualquer objeto transnetuniano seria um alvo muito fácil e os estudos sobre eles mal começaram”, disse Eubanks.
Além disso, se a teoria Planeta nove descoberto, então estaria longe, com estimativas variando de 290 UA a 800 UA; Uma missão para isso não tem escolha a não ser usar a manobra Solar Orbit em breve. A manobra também pode ser usada para enviar um telescópio a 550 UA do Sol, distância a partir da qual a atração gravitacional do Sol é gerada. Lente de gravidade Ele pode ser usado como o telescópio mais poderoso já construído.
Por enquanto, o 3I/ATLAS está se afastando rapidamente de nós. Independentemente de alguém estar perseguindo ou não, o desenvolvimento de trajetórias de espaçonaves usando manobras em órbita solar significa que os confins do nosso sistema solar podem não ser tão inacessíveis quanto temíamos.
Pesquisa de Hibberd, Eubanks e Hein está disponível em pré-impressão arXiv.
