Wetenschappers stellen gedurfde nieuwe strategie voor om ongrijpbare interstellaire komeet 3I/ATLAS te onderscheppen

Wereldwijd - Ekhbary Nieuwsagentschap

Wetenschappers stellen gedurfde nieuwe strategie voor om ongrijpbare interstellaire komeet 3I/ATLAS te onderscheppen

In een baanbrekende ontwikkeling voor de interstellaire verkenning heeft een team van onderzoekers van het Initiative for Interstellar Studies (i4is) een nieuw plan onthuld om komeet 3I/ATLAS te onderscheppen, het derde interstellaire object (ISO) dat ooit is gedetecteerd. Hun voorstel, gedetailleerd in een recent artikel dat is aanvaard voor publicatie in het Journal of the British Interplanetary Society (JBIS), schetst een indirecte Solar Oberth-manoeuvre voor een missie die in 2035 wordt gelanceerd, en biedt een potentiële oplossing voor de formidabele uitdagingen die worden gesteld door de late detectie van de komeet en zijn ongelooflijke snelheid. Deze innovatieve aanpak zou ongekende mogelijkheden kunnen ontsluiten om materiaal van buiten ons zonnestelsel van dichtbij te bestuderen, mits er snel actie wordt ondernomen om dit smalle venster van kansen te benutten.

De aankomst van 3I/ATLAS in ons zonnestelsel wekte een immense wetenschappelijke belangstelling, wat leidde tot meerdere voorstellen voor rendez-vous-missies gericht op het bestuderen van deze hemelse bezoeker. Als ISO vertegenwoordigt 3I/ATLAS een unieke kans om ongerept materiaal van een ander sterrenstelsel te analyseren, wat onschatbare inzichten biedt in de planetaire vorming en de samenstelling van interstellaire materie. De inherente kenmerken van interstellaire kometen, met name hun hoge heliocentrische snelheden en vaak late detectie, vormen echter aanzienlijke hindernissen voor missieontwerpers. Traditionele missiearchitecturen, grotendeels afhankelijk van chemische raketten, hebben moeite om de snelheden te evenaren die nodig zijn voor een langdurige close-upstudie, waardoor een flyby-missie de meer haalbare, hoewel nog steeds uitdagende, optie is.

Eerdere voorstellen, waaronder NASA's Janus-missie en de Comet Interceptor van de European Space Agency (ESA), of zelfs aanpassingen aan bestaande sondes zoals Juno, voorzagen doorgaans directe transfermissies die vanaf de aarde werden gelanceerd. Voor 3I/ATLAS was het optimale lanceervenster voor dergelijke directe onderscheppingen echter al verstreken tegen de tijd dat de komeet werd ontdekt. Adam Hibberd, software- en onderzoekingenieur in Astronautics bij i4is en de hoofdauteur van de nieuwe studie, benadrukte dit kritieke timingprobleem. "Voor de directe missie werd het object 3I/ATLAS te laat gedetecteerd, toen het al binnen de baan van Jupiter was gereisd, en met een snelheid van meer dan 60 km/s", legde Hibberd uit aan Universe Today via e-mail. "Het bleek dat dit na de optimale lanceerdatum was voor een directe missie om het te onderscheppen." Hij merkte verder op dat zelfs een 'Comet Interceptor'-ruimtevaartuig dat al op het Zon/Aarde L2-punt was gestationeerd, moeilijkheden zou hebben ondervonden.

Deze beperkingen erkennend, wendden Hibberd en zijn collega's — T. Marshall Eubanks, hoofdwetenschapper bij Space Initiatives Inc., en Andreas Hein, universitair hoofddocent lucht- en ruimtevaarttechniek aan de Universiteit van Luxemburg — zich tot een geavanceerder trajectontwerp. Hun oplossing concentreert zich op een indirecte Solar Oberth-manoeuvre, een techniek die de immense zwaartekracht van de zon benut om buitengewone snelheden te bereiken. Het kernprincipe omvat een ruimtevaartuig dat de zon nadert, het dichtstbijzijnde punt (perihelium) bereikt, en vervolgens op dit optimale moment zijn motoren afvuurt. Dit "slingereffect", bekend als het Oberth-effect, maximaliseert de stuwkrachtefficiëntie, waardoor de sonde een enorme impuls in heliocentrische snelheid krijgt – een snelheid die cruciaal is voor het inhalen van een object dat al snel van het binnenste zonnestelsel weggaat.

De haalbaarheid van deze complexe manoeuvre werd beoordeeld met behulp van Hibberds zelfontworpen Optimum Interplanetary Trajectory Software (OITS). Deze software heeft een bewezen staat van dienst, met name in "Project Lyra", een eerdere i4is-studie die een missie onderzocht om 'Oumuamua, het eerste ooit gedetecteerde interstellaire object, te onderscheppen. OITS blinkt uit in het optimaliseren van trajecten die zwaartekrachtassistenties (GAs) en Oberth-manoeuvres omvatten, essentiële hulpmiddelen voor het navigeren van de enorme afstanden en hoge snelheden die gepaard gaan met interstellaire reizen. Zwaartekrachtassistenties omvatten het gebruik van de zwaartekracht van een planeet of maan om de snelheid en richting van een ruimtevaartuig te wijzigen, terwijl de Solar Oberth specifiek de zwaartekracht van de zon benut om een dramatische versnelling te bewerkstelligen.

De voorgestelde lanceerdatum in 2035 voor de 3I/ATLAS-missie is cruciaal, aangezien deze overeenkomt met de trajectorie die nodig is voor de effectiviteit van de indirecte Solar Oberth-manoeuvre. Deze strategie erkent dat interstellaire objecten, zodra ze hun perihelium zijn gepasseerd, met enorme snelheden terugwijken, wat een even snelle achtervolging noodzakelijk maakt. Door gebruik te maken van het Oberth-effect wil de missie de "gigantische snelheid" genereren die nodig is om 3I/ATLAS succesvol te onderscheppen en te bestuderen, wat mogelijk een vluchtig maar onschatbaar venster biedt in zijn oorsprong en samenstelling. Zo'n missie zou, indien gerealiseerd, een monumentale prestatie in de ruimteverkenning betekenen, door de grenzen van de huidige voortstuwings- en navigatietechnologieën te verleggen.

De uitdagingen blijven aanzienlijk, met name wat betreft het technologische rijpheidsniveau (TRL) van de benodigde voortstuwingssystemen. Hoewel conventionele raketten de huidige standaard zijn, kunnen toekomstige missies vooruitgang vereisen in gerichte-energievoortstuwing (DEP) of andere zeer efficiënte systemen. Desalniettemin biedt het i4is-voorstel een haalbare en innovatieve weg voorwaarts, wat aantoont dat met strategische planning en geavanceerde trajectoptimalisatie de mensheid toch een glimp kan opvangen van deze raadselachtige interstellaire zwervers. De wetenschappelijke gemeenschap wacht met spanning op de verdere ontwikkeling van dit en soortgelijke concepten, aangezien de aantrekkingskracht van het ontsluiten van geheimen van verre sterrenstelsels de grenzen van de menselijke vindingrijkheid blijft verleggen.

Lees meer op Ekhbary Nieuwsagentschap