Kembali pada bulan Oktober, pengumuman asteroid antarbintang pertama memicu kegembiraan. Sejak saat itu, para astronom telah melakukan pengamatan lanjutan terhadap objek yang dikenal sebagai 1I / 2017 U1 (alias. `Oumuamua) dan mencatat beberapa hal yang agak menarik tentangnya. Misalnya, dari perubahan kecerahan yang cepat, telah ditentukan bahwa asteroid itu berbatu dan logam, dan berbentuk agak aneh.
Pengamatan dari orbit asteroid juga mengungkapkan bahwa ia melakukan lintasan terdekat ke Matahari pada bulan September 2017, dan saat ini sedang dalam perjalanan kembali ke ruang antarbintang. Karena misteri yang dimiliki tubuh ini, ada yang menganjurkan agar dicegat dan dieksplorasi. Salah satu kelompok tersebut adalah Project Lyra, yang baru-baru ini merilis sebuah studi yang merinci tantangan dan manfaat yang akan diberikan misi tersebut.
Penelitian, yang baru-baru ini muncul online dengan judul "Proyek Lyra: Mengirim Pesawat Ruang Angkasa ke 1I / 'Oumuamua (mantan A / 2017 U1), Interstellar Asteroid", dilakukan oleh anggota Initiative for Interstellar Studies (i4iS) - a organisasi sukarela yang didedikasikan untuk membuat perjalanan ruang angkasa antarbintang menjadi kenyataan dalam waktu dekat. Penelitian ini didukung oleh Asteroid Initiatives LLC, sebuah perusahaan pencari calon asteroid yang didedikasikan untuk memfasilitasi eksplorasi dan eksploitasi komersial asteroid.
Sebagai rekapitulasi, ketika Oumuamua pertama kali diamati pada 19 Oktober 2017, oleh para astronom yang menggunakan Teleskop Survei Panoramik Universitas Hawaii dan Sistem Respon Cepat (Pan-STARRS), objek (yang dikenal sebagai C / 2017 U1) awalnya diyakini sebagai sebuah komet. Namun, pengamatan selanjutnya mengungkapkan bahwa itu sebenarnya asteroid dan dinamai 1I / 2017 U1 (atau 1I / Oumuamua).
Pengamatan tindak lanjut yang dilakukan dengan menggunakan Very Large Telescope (VLT) ESO dapat menempatkan batasan pada ukuran, kecerahan, komposisi, warna, dan orbit asteroid. Ini mengungkapkan bahwa `Oumuamua berukuran sekitar 400 meter (1312 kaki), sangat memanjang, dan berputar pada porosnya setiap 7,3 jam - seperti yang ditunjukkan oleh cara kecerahannya bervariasi dengan faktor sepuluh.
Itu juga ditentukan untuk menjadi berbatu dan kaya logam, dan mengandung jejak-jejak tholin - molekul organik yang telah diiradiasi oleh radiasi UV. Asteroid itu juga memiliki orbit yang sangat hiperbola - dengan eksentrisitas 1,2 - yang saat ini mengeluarkannya dari Tata Surya kita. Kalkulasi awal orbitnya juga mengindikasikan bahwa ia awalnya berasal dari arah umum Vega, bintang paling terang di konstelasi utara Lyra.
Mengingat asteroid ini bersifat ekstra surya, sebuah misi yang akan mampu mempelajarinya dari dekat pasti bisa memberi tahu kita banyak tentang sistem di mana ia terbentuk. Kedatangannya di sistem kami juga telah meningkatkan kesadaran tentang asteroid ekstra-surya, kelas baru objek antarbintang yang kini diperkirakan oleh para astronom tiba di sistem kami dengan laju sekitar satu per tahun.
Karena itu, tim di belakang Project Lyra percaya bahwa mempelajari 1I / Oumuamua akan menjadi kesempatan sekali seumur hidup. Seperti yang mereka nyatakan dalam studi mereka:
“Karena 1I /‘ Oumuamua adalah sampel makroskopik terdekat dari bahan antarbintang, kemungkinan dengan tanda tangan isotopik yang berbeda dari objek lain di tata surya kita, pengembalian ilmiah dari pengambilan sampel objek sulit untuk dikecilkan. Studi terperinci tentang bahan antarbintang pada jarak antarbintang kemungkinan akan berlangsung beberapa dekade, bahkan jika Project Starshot dari Breakthrough Initiatives, misalnya, dikejar dengan giat. Karenanya, pertanyaan yang menarik adalah apakah ada cara untuk memanfaatkan peluang unik ini dengan mengirimkan pesawat ruang angkasa ke 1I / ‘Oumuamua untuk melakukan pengamatan dari jarak dekat.”
Tapi tentu saja, pertemuan dengan asteroid ini menghadirkan banyak tantangan. Yang paling jelas adalah kecepatan, dan fakta bahwa I / Oumuamua sudah dalam perjalanan keluar dari Tata Surya kita. Berdasarkan perhitungan orbit asteroid, telah ditentukan bahwa 1I / `Oumuamua bepergian dengan kecepatan 26 km / s - yang bekerja hingga 95.000 km / jam (59.000 mph).
Tidak ada misi dalam sejarah penjelajahan luar angkasa yang melakukan perjalanan secepat ini, dan misi tercepat hingga saat ini hanya mampu mengelola sekitar dua pertiga dari kecepatan itu. Ini termasuk pesawat ruang angkasa tercepat untuk meninggalkan Tata Surya (Voyager 1) dan pesawat ruang angkasa tercepat saat peluncuran ( Cakrawala Baru misi). Jadi menciptakan misi yang bisa mengejar itu akan menjadi tantangan besar. Seperti yang ditulis tim:
“Ini jauh lebih cepat daripada benda apa pun yang pernah diluncurkan manusia ke luar angkasa. Voyager 1, objek manusia tercepat yang pernah dibangun, memiliki kecepatan berlebih hiperbolik 16,6 km / s. Karena 1I / ‘Oumuamua sudah meninggalkan tata surya kita, semua pesawat ruang angkasa yang diluncurkan di masa depan harus mengejarnya."
Namun, ketika mereka melanjutkan untuk menyatakan, mengambil tantangan ini pasti akan menghasilkan inovasi kunci dan perkembangan teknologi eksplorasi ruang angkasa. Jelas, peluncuran misi semacam itu perlu terjadi lebih cepat daripada nanti, mengingat laju perjalanan asteroid yang cepat. Tetapi misi apa pun yang diluncurkan dalam waktu beberapa tahun tidak akan dapat memanfaatkan perkembangan teknis selanjutnya.
Sebagai penulis terkenal Paul Glister, salah satu pendiri Yayasan Tau Zero dan pencipta Centauri Dreams, mencatat di situs webnya:
“Tantangannya sangat berat: 1I / 'Oumuamua memiliki kecepatan berlebih hiperbolik 26 km / detik, yang berarti kecepatan 5,5 AU / tahun. Ini akan berada di luar orbit Saturnus dalam dua tahun. Ini jauh lebih cepat daripada benda apa pun yang pernah diluncurkan manusia ke luar angkasa. ”
Dengan demikian, setiap misi yang dipasang pada 1I / `Oumuamua akan membutuhkan tiga trade-off penting. Ini termasuk trade-off antara waktu perjalanan dan delta V (yaitu kecepatan pesawat ruang angkasa), trade-off antara tanggal peluncuran dan waktu perjalanan, dan trade-off antara tanggal peluncuran / waktu perjalanan dan energi khas. Energi karakteristik (C3) mengacu pada kuadrat dari kecepatan berlebih hiperbolik, atau kecepatan pada tak terhingga berkenaan dengan Matahari.
Terakhir, namun tidak kalah pentingnya, adalah pertukaran antara kecepatan berlebih pesawat ruang angkasa saat peluncuran dan kecepatan berlebih relatif terhadap asteroid selama pertemuan. Kecepatan berlebih lebih disukai saat peluncuran, karena akan menghasilkan waktu perjalanan yang lebih singkat. Tetapi kecepatan berlebih yang tinggi selama pertemuan akan berarti pesawat ruang angkasa akan memiliki lebih sedikit waktu untuk melakukan pengukuran dan mengumpulkan data pada asteroid itu sendiri.
Dengan semua yang diperhitungkan, tim kemudian mempertimbangkan berbagai kemungkinan untuk membuat pesawat ruang angkasa yang akan bergantung pada sistem propulsi impulsif (mis. Yang memiliki daya dorong durasi yang cukup pendek). Selain itu, mereka berasumsi bahwa misi ini tidak akan melibatkan planet atau solar fly-by, dan akan terbang langsung ke 1I / `Oumuamua. Dari ini, beberapa parameter dasar ditetapkan yang kemudian mereka tata.
"Untuk meringkas, kesulitan mencapai 1I /‘ Oumuamua adalah fungsi kapan harus diluncurkan, kecepatan berlebih hiperbolik, dan durasi misi, "kata mereka. “Desainer misi di masa depan perlu menemukan pertukaran yang tepat antara parameter-parameter ini. Untuk tanggal peluncuran yang realistis dalam 5 hingga 10 tahun, kecepatan kelebihan hiperbolik berada di urutan 33 hingga 76 km / detik dengan pertemuan pada jarak jauh di luar Pluto (50-200AU). "
Terakhir, namun tidak kalah pentingnya, penulis mempertimbangkan berbagai arsitektur misi yang saat ini sedang dikembangkan. Ini termasuk yang akan memprioritaskan urgensi (yaitu meluncurkan dalam waktu beberapa tahun), seperti Space Launch System (SLS) NASA - yang mereka klaim akan menyederhanakan desain misi. Yang lainnya adalah Big Falcon Rocket (BFR) milik SpaceX, yang mereka klaim dapat mengaktifkan misi langsung pada tahun 2025 berkat teknik pengisian bahan bakar di dalam ruang.
Namun, jenis misi ini juga akan membutuhkan flyby Jupiter untuk memberikan bantuan gravitasi. Melihat teknik yang lebih jangka panjang, yang akan menekankan teknologi yang lebih maju, mereka juga mempertimbangkan teknologi yang didorong layar surya. Ini dicontohkan oleh konsep Starshot dari Breakthrough Initiatives, yang akan memberikan fleksibilitas misi dan kemampuan untuk bereaksi dengan cepat terhadap kejadian tak terduga di masa depan.
Sementara pendekatan ini akan memerlukan penantian, kemungkinan untuk pertemuan di masa depan dengan asteroid antarbintang, itu akan memungkinkan untuk respon cepat dan misi yang bisa menghilangkan dengan bantuan gravitasi. Hal ini juga dapat memungkinkan konsep misi yang sangat menarik, yaitu mengirim kawanan kecil probe untuk bertemu dengan asteroid. Meskipun ini akan memerlukan investasi yang signifikan, nilai infrastruktur akan membenarkan pengeluaran, mereka mengklaim.
Pada akhirnya, tim menentukan bahwa penelitian dan pengembangan lebih lanjut diperlukan, yang menegaskan pentingnya Project Lyra. Ketika mereka menyimpulkan:
“[A] misi ke objek akan memperluas batas apa yang mungkin secara teknologi saat ini. Sebuah misi yang menggunakan sistem propulsi kimia konvensional akan layak menggunakan flyby Jupiter untuk gravitasi - membantu dalam pertemuan dekat dengan Matahari. Mengingat bahan yang tepat, teknologi layar surya atau layar laser dapat digunakan ... Pekerjaan masa depan dalam Proyek Lyra akan fokus pada menganalisis berbagai konsep misi dan opsi teknologi secara lebih rinci dan untuk memilih 2 - 3 konsep yang menjanjikan untuk pengembangan lebih lanjut. "
Ini adalah aksioma kuno bahwa tantangan yang menakutkan sangat penting untuk inovasi dan perubahan. Dalam hal ini, kemunculan `Oumuamua di Tata Surya kita telah merangsang minat untuk menjelajahi asteroid antarbintang. Dan sementara kesempatan untuk menjelajahi asteroid ini mungkin tidak dapat dilakukan dalam beberapa tahun ke depan, kedatangan penyelundup berbatu di masa depan dalam Sistem kami mungkin hanya dapat dijangkau.
