En lille satellit med et solsejl kunne indhente et interstellart objekt

Når 'Oumuamua, det første interstellare objekt nogensinde observeret passere gennem solsystemet, blev opdaget i 2017, det udstillede nogle uventede egenskaber, der fik astronomer til at klø sig i hovedet. Dens aflange form, mangel på koma, og det faktum, at det ændrede sin bane, var alt sammen overraskende, førte til adskillige konkurrerende teorier om dets oprindelse:var det et brint-isbjerg, der udviste afgasning, eller måske et udenjordisk solsejl (undskyld folkens, ikke sandsynligt) på en dyb rumrejse? Vi kender måske aldrig svaret, fordi 'Oumuamua bevægede sig for hurtigt, og blev observeret for sent, for at få et godt kig.

Det kan være for sent for 'Oumuamua, men vi kunne være klar til den næste mærkelige interstellare besøgende, hvis vi ville. Et rumfartøj kunne designes og bygges til at fange et sådant objekt med et øjebliks varsel. Ideen om en interstellar interceptor som denne er blevet drevet af forskellige eksperter, og finansiering til at studere et sådant koncept er endda blevet bevilget gennem NASAs Innovative Advanced Concepts (NIAC) program. Men hvordan ville sådan en interceptor fungere?

Et nyt papir udgivet på ArXiv den 27. juni udforsker et muligt missionsdesign. Afledt af NIAC-undersøgelsen, forslaget foreslår at kombinere solsejlteknologi med evnen til at miniaturisere rumsonder til små, lette størrelser.

Missioner som JAXAs IKAROS-sonde til Venus og Planetary Society's igangværende LightSail 2-projekt i kredsløb om Jorden har vist, at solar sejler, som bruger fotoner fra solen til at accelerere, er fuldt ud gennemførlige fremdriftssystemer. Tilsvarende den vellykkede brug af CubeSats på interplanetariske missioner blev demonstreret af Jet Propulsion Laboratory i 2018. De sendte to CubeSats, navngivet Mars Cube One (MarCO-a og MarCO-b), at ledsage InSight-landeren på dens rejse til den røde planet. CubeSats fungerede som en charme.

Når det kombineres, solsejl og CubeSats kunne være et stærkt værktøj til udforskning.

For at opsnappe et interstellart objekt, avisen foreslår, at en solsejlende CubeSat kunne lanceres før tid, 'parkering' i et kredsløb om solen, hvor den stille og roligt ventede på opdagelsen af ​​det næste interessante objekt, der er værd at jagte. Et køretøj med hurtig respons som dette ville give mulighed for forskellige missionsdesign. En femårig mission, for eksempel, kunne nemt indhente og studere et interstellart objekt, sende tilbage til Jorden den slags data, som vi ikke kunne få fra 'Oumuamua. På den anden side, et lignende rumfartøj kunne endda udføre en prøve-returmission, hvis der gives en længere tidsramme på ti år.

En af de store tekniske udfordringer for en sådan mission handler om solsejlets evne til at håndtere varme. Interceptoren ville skulle rejse meget tættere på solen end nogen tidligere solsejltest, som normalt bruger aluminium belagt med Kapton. Egenskaberne af dette materiale kan gøre det muligt for det at overleve inden for 0,15 AU fra solen uden at smelte, men der skal tages nøje overvejelser om at afskærme kontrolmekanismerne og andre rumfartøjssystemer uden at tilføje for meget til rumfartøjets masse. For tung, og sejlet vil ikke kunne indhente målet.

Værdien af ​​et interceptor-rumfartøj som dette er ret klar. Selvom vi kun har set to interstellare objekter indtil videre, de kommer sikkert forbi hele tiden. Bedre teleskoper, der kommer online i dette årti, vil hjælpe os med at finde dem, men de bevæger sig hurtigt, og bliv ikke længe. Hvis vi vil studere et interstellart objekt tæt på, vi bliver nødt til at være klar til det, og et hurtigt reagerende interceptor-rumfartøj er sandsynligvis vores bedste chance for succes.