Lazer yelkenli uzay aracı, yıldızlararası asteroit ‘Oumuamua’ya geliyor. Kredi bilgileri: Maciej Rebisz
Ekim 2017’de yıldızlararası nesne ‘Oumuamua Güneş Sistemimizden geçti ve arkasında birçok soru bıraktı. Sadece türünün gözlemlenen ilk nesnesi olmakla kalmadı, aynı zamanda Güneş Sistemimizden fırlarken elde edilen sınırlı veri astronomları, hepsinin kafasını kaşıdı. Bugün bile, bu yıldızlararası ziyaretçinin yanından geçmesinden yaklaşık beş yıl sonra bile, bilim adamları onun gerçek doğası ve kökenleri hakkında hâlâ emin değiller. Sonunda, ‘Oumuamua’dan gerçek cevaplar almanın tek yolu ona yetişmek.
İlginçtir ki, masada tam da bunu yapabilecek görevler için birçok teklif var. Düşünmek Proje Lyratarafından bir öneri Yıldızlararası Araştırmalar Enstitüsü (i4is) yıldızlararası nesnelerle (ISO’lar) buluşmak ve onları incelemek için gelişmiş tahrik teknolojisine güvenecek. Onlarınkine göre son çalışmaeğer misyon konseptleri 2028’de başlatılırsa ve karmaşık bir Jüpiter Oberth Manevrası (JOM) gerçekleştirirse, 26 yılda ‘Oumuamua’yı yakalayabilecektir.
30 Ekim’deinci, 2017, ‘Oumuamua’nın tespit edilmesinden iki haftadan kısa bir süre sonra, Yıldızlararası Araştırmalar Girişimi (i4is) Lyra Projesi’ni başlattı. Bu konsept çalışmasının amacı, ‘Oumuamua ile buluşma misyonunun mevcut veya yakın vadeli teknolojileri kullanarak mümkün olup olmadığını belirlemekti. O zamandan beri, i4is ekibi, aşağıdakileri kullanarak ISO’yu yakalamayı düşünen çalışmalar yürütmüştür. nükleer-termal tahrik (NTP) ve bir lazer yelkenlibenzer Çığır Açan Yıldız Atışı – 20 yıl içinde Alpha Centauri’ye ulaşmak için yıldızlararası bir görev konsepti.
Çalışmalarında tanımladıkları gibi, yakın vadeli teknolojileri kullanarak 1I/’Oumuamua’ya ulaşmak için daha önce önerilen yöntemlerin çoğu, Güneş Oberth Manevrası (SOM). Mükemmel bir örnek, “güneş dalgıç” araştırmacı Coryn Bailer-Jones tarafından yapılan bir öneri Max Planck Astronomi Enstitüsü (MPİA). Evrende Bugün’e anlattığı gibi önceki makalebu kavram, hafif bir yelkenle çok yüksek bir hız elde etmek için Güneş’in radyasyon basıncına dayanır.
“Oberth etkisinin ilkesi, yörüngede bulunduğunuz bedene göre en hızlı hareket ettiğinizde, yani Sundiver durumunda Güneş olan, desteğinizi uygulamaktır” dedi. “Yörüngenizde Güneş’e ne kadar yakınsanız, o kadar hızlı olursunuz. Oberth etkisinden yararlanmak için Güneş’e mümkün olduğunca yaklaşmanız gerekiyor.”
SOM’nin ve diğer Oberth manevralarının kalbinde, “a” olarak bilinen bir teknik vardır. Yerçekimi Yardımı1970’lerin başından beri Güneş Sistemi’ni keşfetmek için kullanılıyor. Bu teknik, uzay aracı, “yardım” sağlayan ikinci bir gövde (tipik olarak büyük bir gezegen) ve uzay aracının yolunun kontrol edildiği merkezi gövde dahil olmak üzere üç gövdenin yerçekimi kuvvetinin kullanılmasını içerir.
i4is araştırmacısı Adam Hibberd, bu son Lyra çalışmasının baş yazarıydı (başlıklı “Lyra Projesi: Solar Oberth Manevrası Olmadan 1I/’Oumuamua’ya Bir Görev”) i4is’e katılmadan önce Hibberd, Optimum Gezegenler Arası Yörünge Yazılımını (OITS) geliştiren bir havacılık mühendisiydi. ‘Oumuamua tespit edildiğinde, hedeflenen hedef olarak bu ISO ile OITS’i kullanmaya karar verdi. Lyra Projesi’ni öğrendikten kısa bir süre sonra onlara ve araştırma çabalarına katıldı.
Sanatçının, bir yıldızlararası nesne (ISO) ile buluşma projesi Lyra ışık yelkeni sondası izlenimi. Kredi bilgileri: i4is
Universe Today’e e-posta yoluyla açıkladığı gibi, Solar Oberth Manevrası (SOM), Güneş Sisteminden çıkmak için hızdaki (diğer bir deyişle darbeler) üç ayrık değişime dayanır. Bunlar şunları içerir:
- Dünya’da, uzay aracının Güneş’ten en uzak mesafesini (aphelion) artırmak için,
- Aphelion’da yavaşlamak ve Güneş’e yaklaşmak,
- Güneş’e en yakın noktada (günberi), uzay aracı ekstra bir destek almak için en hızlı şekilde seyahat ederken
“Bu 3-impuls senaryosu, Theodore Edelbaum tarafından 1959’da keşfedildi, ancak SOM terimi sıkışmış gibi görünüyor. Güneş sisteminden yüksek hızlar üretmek için yakıt açısından en uygunudur. ISO günberi geçtiğinde ve güneşten hızla uzaklaştığında bir ISO yakalamak için tam da bu gereklidir.”
“Ancak bu teorik kurulum Jüpiter’i dikkate almıyor. Böylece, buna küçük bir değişiklik olarak, 2. adımda ters Jüpiter yerçekimi yardımının yardımıyla yavaşlarsak, o zaman daha da az yakıtla kaçmayı başarabiliriz. Bunun nedeni, SOM’nin yüksek hızlar üretmede çok verimli olması ve ISO’lara yönelik misyonları araştırmak için kullanılmasıdır.”
SOM’a alternatifler arayan Hibbert ve meslektaşları, Jüpiter’in güçlü yerçekimini birleştirecek, zamanla test edilmiş bir rota kullanmayı düşündüler. Bunun için motivasyonlarının bir kısmı, bir güneş yerçekimi yardım manevrasının sunduğu doğal zorluklardı. Bu manevra kağıt üzerinde harika görünse de, daha önce hiç uygulanmadı ve bu nedenle düşük Teknoloji Hazırlık Düzeyi (TRL) derecesi.
Yıldızlararası Sonda görevi, Voyager ve Yeni Ufuklar sondalarını geride bırakarak bugüne kadarki en geniş kapsamlı görev olacaktır. Kredi: NASA/JHUAPL
Dahası, uzay aracı 3. adımda perihelion’a ulaştığında (3 ila 10 güneş yarıçapı arasında) ne kadar ısıtmanın gerçekleşeceği sorunu var. Bu sorunlar, yakın tarihli bir NASA Güneş ve Uzay Fiziği konsept çalışmasında ele alındı.Yıldızlararası Sonda: İnsanlığın Yıldızlararası Uzaya Yolculuğu” Bu çalışma, Güneş ve Uzay Fiziği 2023–2032 Decadal Araştırması(diğerlerinin yanı sıra) yıldızlararası bir araştırma için kavramları içeren. Ek D2.2.’de, çalışma Solar Oberth Manevrası bağlamında termal korumayı ele almaktadır:
“Belirli bir Güneş mesafesi için bir kalkan tasarımının gerekli olduğu önceki görevlerden farklı olarak, Yıldızlararası Sonda görevi, bir uzay aracının Güneş’e ne kadar gerçekçi bir şekilde yaklaşabileceğini görmektir. Güneş mesafesi azaldıkça, umbra açısı artar ve kalkanın uzay aracına göre boyutu önemli ölçüde büyür.
“Kavramsal bir tasarım çabası, tüm tasarımın tüm malzeme tasarımını, imalatını ve test sınırlamalarını içeremeyeceğinden, izin verilen Güneş mesafesinin nihai önerisi, tasarımın çok zordan imkansıza doğru hareket ettiği yere göre yapılır.”
olarak Parker Güneş Probu Güneş’e yaklaşmanın aşırı ısı ve radyasyonla başa çıkabilen bir ısı kalkanı gerektirdiğini fazlasıyla gösteriyor. Bu durumuda Parker, bu kalkan yaklaşık 2,44 metre (8 ft) çapındadır ve yaklaşık 72,5 kg (160 lbs) ağırlığındadır. Lyra için bir ısı kalkanının boyutu ve kütlesi aynı olmasa da, bir güneş ısı kalkanının ışık yelkeni için çok fazla ek kütle ile sonuçlanacağı adil bir bahis.
Güneş Sistemi’nden ayrılan bir lazer yelkenli uzay aracı sürüsü. Kredi bilgileri: Adrian Mann
Alternatif olarak, Hibberd ve ekibi, Dünya’dan fırlatılacak, Venüs ve Dünya’nın etrafında dönecek, bir Derin Uzay Manevrası (DSM) yürütecek, tekrar Dünya tarafından salınacak ve ardından Jüpiter’in yardımıyla bir Yerçekimi Yardımı alacak bir Jüpiter Oberth Manevrası (JOM) önerdi. yerçekimsel. Bu, VE-DSM-EJ kısaltması veya daha yaygın olarak kullanılan VEE-GA – Venus, Earth, Earth, Gravity Assist ile özetlenir. Hibberd’in belirttiği gibi, bu manevranın bir SOM’a göre birkaç avantajı olacaktır, bunların arasında:
“[It] ağır bir ısı kalkanı gerektirmez ve ayrıca aşağıdakilere ihtiyaç duymaz: a) Jüpiter’den Güneş Oberth’e yaklaşık 5,2 astronomik birimlik (au) fazladan bir seyahat mesafesi, [and] b) Jüpiter’in ek bir 5.2 au’luk yörüngesi etrafında bir başka yolculuk. Hem (a) hem de (b) bir Jüpiter Oberth Manevrası için gerekli olmayan bir SOM için zaman alacaktır.”
“JOM, esasen SOM’dan farklı olarak daha önce denenmemiş herhangi bir donanım veya manevra gerektirmediği için ‘mevcut veya yakın vadeli teknolojiyi’ kullanan seçenekleri bulmak için ‘Lyra Projesi’nin anahtarı olan bir keşiftir. Bununla birlikte, yukarıda (a) ve (b) gerekliliklerini gerektirmeyen zamandan tasarruf edilmesine rağmen – JOM tarafından üretilen daha düşük kaçış hızları, görev süresinin daha uzun olması gerektiği anlamına gelir.”
Hibberd ve ekibinin belirlediği bir diğer avantaj, uzay aracının varış hızıydı; bu hız, bir SOM’a dayanan bir hızdan çok daha yavaş olurdu – 18 km/s (64.800 km/sa; 40.265 mph) ve 30 km/s (108.000 km/s) h; 67.108 mil). Bu, uzay aracına yaklaşma ve ayrılma sırasında ‘Oumuamua’yı analiz etmesi için daha fazla zaman verecektir. 2028’deki bir fırlatma penceresine dayanarak, bir Project Lyra uzay aracının 2054 yılına kadar ‘Oumuamua’ya yetişebileceğini belirlediler.
‘Oumuamua’nın bize ulaşabileceğimiz en yakın yıldızlararası malzeme olduğu düşünülürse, bir buluşma görevinin bilimsel getirileri ölçülemez olacaktır. Bir buluşma görevinin nispeten düşük maliyeti için, insanlık, yüzyılın ortalarında diğer yıldız sistemlerinde neler olup bittiğine dair ilk bakışını elde edebilir. Daha da önemlisi, Oumuamua’nın yıllar önce Dünya’nın tarihi uçuşunu yaptığında ortaya çıkan birçok soruyu nihayet çözmek için bir şans olurdu!
Azot buzdağı mıydı? Uzaylılar mıydı? Tamamen başka bir şey miydi? Kartlarımızı doğru oynarsak, yüzyılın ortalarına kadar tüm bu soruların yanıtlarını öğrenmiş olacağız!
Orijinal olarak yayınlandı Bugün Evren.