С 2017 года в нашей Солнечной системе были обнаружены три межзвёздных объекта: 1I/ʻOumuamua, 2I/Borisov и, только в этом месяце, 3I/ATLAS. Открытый 1 июля в рамках исследования Asteroid Terrestrial-Impact Last Alert Survey, 3I/ATLAS стремительно движется по внутренней части Солнечной системы во второй половине 2025 года.
Безусловно, все наземные и космические ресурсы будут направлены на изучение 3I/ATLAS в течение следующих нескольких месяцев, чтобы получить максимум информации. Но как будет выглядеть 3I/ATLAS вблизи? Можем ли мы даже рассматривать возможность его преследования?
Пока мы выяснили, что 3I/ATLAS — это очень старый объект, пришедший из толстого галактического диска Млечного Пути, достойный дальнейшего изучения. Gemini North предоставил нам детальный вид объекта ранее в середине месяца, показав, что он определённо имеет кометную природу.
В настоящее время, когда 3I/ATLAS пересекает созвездие Змееносца, его яркость составляет +17-ю звёздную величину. Ожидается, что он станет ярче в сто раз и достигнет +12-й звёздной величины, когда пересечёт перигелий на расстоянии 1,356 астрономических единиц (а. е.) от Солнца 29 октября.
В отличие от 1I/ʻOumuamua, мы наблюдаем 3I/ATLAS, пока он ещё находится на подлёте. Тем не менее он действительно движется с впечатляющей скоростью — 58 километров в секунду относительно Солнца. Сможем ли мы догнать его с помощью существующих технологий?
Недавнее исследование, опубликованное на сервере препринтов arXiv из Мичиганского государственного университета под названием «Возможность космического облёта третьего межзвёздного объекта 3I/ATLAS с Земли или Марса», представляет интересный мысленный эксперимент. Исследование может послужить шаблоном для будущего облёта одного из этих загадочных объектов.
«Близкий облёт позволяет провести измерения, которые невозможно получить с помощью наземных телескопов», — сказал ведущий автор статьи Ацухиро Ягинума (Мичиганский государственный университет) в интервью Universe Today. «Например, мы могли бы получить прямой композиционный и изотопный анализ льдов, пыли и органических веществ на месте».
«Мы также могли бы получить снимки высокого разрешения ядра кометы и получить ключевую информацию о её форме, размере, состоянии вращения и активных джетах. Всё это могло бы дать критическое понимание формирования и эволюции планет, а также доставки летучих веществ и органических соединений на потенциально обитаемые планеты в чужой системе».
Преследование такого объекта, как 3I/ATLAS, потребует молниеносной миссии. В исследовании рассматривались различные сценарии с вылетом с Земли или Марса в период с января 2025 года по март 2026 года. Для вылета с Земли потребуется начальная дельта-V (изменение скорости) в 24 километра в секунду, чтобы достичь оптимальной траектории.
Для сравнения, космический аппарат Dawn почти соответствовал этому показателю, имея дельта-V после запуска почти в 23 километра в секунду. В отличие от этого, для Марса дельта-V потребовалась бы всего лишь в 5 километров в секунду в начале 2025 года, чтобы догнать 3I/ATLAS. Бюджет энергии для любой миссии резко возрастает, чем дольше вы ждёте запуска.
Марс рассматривался как оптимальная альтернативная точка запуска, потому что 3I/ATLAS приближается на близкое расстояние в 0,2 а. е. (29 миллионов километров) к Красной планете 3 октября. Ближайший проход 3I/ATLAS к Земле менее благоприятен — на расстоянии 1,8 а. е. 19 декабря.
«Марсианские орбитальные аппараты могут сделать снимки 3I/ATLAS, и получение научных изображений было бы очень полезно для изучения объекта, особенно вокруг перигелия, когда мы не можем наблюдать за 3I/ATLAS с Земли», — говорит Ягинума. «Это зависит от каждой миссии, но наличие снимков высокого разрешения было бы полезно. Крайне важно наблюдать за кометами во время их перигелия — когда они находятся ближе всего к Солнцу — а 3I/ATLAS тогда не будет виден с Земли. Таким образом, Марс предлагает нам одну из немногих возможностей наблюдать за межзвёздным нарушителем, когда он должен быть наиболее активен».
Конечно, процесс подготовки миссии от планирования до стартовой площадки занимает много времени. Это также означало бы, что для однократной миссии облёта необходимо было бы перепрофилировать тяжёлый ракетоноситель, такой как NASA Space Launch System (SLS), SpaceX Falcon Heavy или китайская Long March 5.
Космические аппараты NASA MAVEN, Odyssey, Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) и орбитальные аппараты Европейского космического агентства Trace Gas Orbiter и Mars Express в настоящее время работают на орбите вокруг Красной планеты.
«Перехват с Марса, требующий дельта-V в 10 километров в секунду, может быть в пределах текущих пределов двигателей», — говорит Ягинума. «В принципе, эти орбитальные аппараты могли бы использовать оставшееся топливо, чтобы перейти на траекторию облёта 3I/ATLAS, превратив свои манёвры в конце срока службы в редкую научную возможность. Если один из них будет одобрен и будет иметь достаточно оставшегося топлива, такой облёт будет ценным».
В исследовании также рассматривалась возможность перепрофилирования уже построенных миссий, которые сейчас ищут новое место назначения. Одной из таких заброшенных миссий является дуэт Joint Advanced Propulsion Institute (Janus). Janus — это пара космических аппаратов SIMPLEx весом 36 килограммов, которые должны были быть запущены с миссией Psyche для изучения астероидов 1996 Fg3 и 1991 VH. Два космических аппарата Janus были отложены, когда задержки вынудили Psyche выбрать альтернативный орбитальный путь к своей основной цели — металлическому астероиду 16 Psyche.
«То, что мы показали в статье, — это то, что для запуска космического аппарата с Земли к 3I/ATLAS потребуются значительные расходы на ракетное топливо», — говорит Ягинума. «JANUS — один из готовых к запуску космических аппаратов, который должен был посетить бинарные астероиды, но недавно был отложен. JANUS также является небольшим и относительно лёгким космическим аппаратом, так что мы могли бы доставить его к 3I/ATLAS, если бы отправились как можно скорее».
Ещё одна отмеченная миссия, которая уже реализуется, — это OSIRIS-APEX. Это миссия NASA по возврату образцов астероида OSIRIS-REX, теперь перепрофилированная для облёта околоземного астероида 99942 Апофис в 2029 году. OSIRIS-APEX должен выполнить гравитационный манёвр у Земли в сентябре 2025 года и может начать длительные наблюдения за 3I/ATLAS с помощью своих картографических камер MapCam и PolyCam начиная с ноября.
Большинство дат, упомянутых в исследовании, уже прошли, что делает идею запуска миссии перехвата после 3I/ATLAS скорее академическим упражнением. Чтобы ещё больше усложнить такую гипотетическую миссию, скорости пролёта более 60 километров в секунду сделают съёмку во время такого быстрого сближения сложной задачей. Для сравнения, космический аппарат NASA New Horizons пролетел мимо системы Плутон — Харон со скоростью 14 километров в секунду десять лет назад, в июле 2015 года.
Будущие миссии могут сделать такой высокоскоростной облёт реальностью. Предлагаемый Европейским космическим агентством перехватчик комет — это миссия класса F, которая будет припаркована в точке L2 Солнце-Земля и будет ждать цели. В конфигурации с несколькими космическими аппаратами, оптимизированной для многоточечных наблюдений, перехватчик комет может преследовать новую комету и потенциально даже догнать межзвёздный объект. Запуск перехватчика комет запланирован на 2029 год.
«Как только подходящая цель будет найдена, он (перехватчик комет) состыкуется и выпустит два небольших зонда, чтобы окружить комету и изучить её с разных ракурсов одновременно», — говорит Ягинума. «Его топливо и двигатели рассчитаны на долгопериодические кометы, поэтому, если межзвёздный объект окажется рядом, это может стать одной из лучших возможностей для близкого сближения. Однако исследования показали, что нам придётся быть довольно удачливыми, чтобы получить межзвёздного посетителя в качестве возможной цели для перехватчика комет».
Суть исследования заключается в том, что чем раньше мы сможем обнаружить входящие межзвёздные объекты, тем больше у нас будет возможностей, и тем меньше энергии потребуется, чтобы их преследовать. С этой целью новое поколение обзоров всего неба, таких как недавно введённая в эксплуатацию обсерватория Веры Рубин, обещает обнаружить эти входящие космические камни на ранней стадии, чтобы изучить новую популяцию интригующих астрономических объектов как никогда прежде.