Terug in oktober, de aankondiging dat de eerste interstellaire asteroïde een golf van opwinding veroorzaakte. Sinds die tijd, astronomen hebben vervolgwaarnemingen gedaan van het object dat bekend staat als 1I/2017 U1 (ook bekend als 'Oumuamua) en hebben er een aantal nogal interessante dingen over opgemerkt. Bijvoorbeeld, van snelle veranderingen in zijn helderheid, er is vastgesteld dat de asteroïde rotsachtig en metaalachtig is, en nogal vreemd gevormd.

Waarnemingen van de baan van de asteroïde hebben ook onthuld dat het in september 2017 het dichtst bij onze zon kwam, en het is momenteel op zijn weg terug naar de interstellaire ruimte. Vanwege de mysteries die dit lichaam bevat, er zijn mensen die ervoor pleiten dat het wordt onderschept en onderzocht. Een van die groepen is Project Lyra, die onlangs een studie heeft uitgebracht waarin de uitdagingen en voordelen van een dergelijke missie worden beschreven.

De studie, die onlangs online verscheen onder de titel "Project Lyra:Sending a Spacecraft to 1I/'Oumuamua (voormalig A/2017 U1), de interstellaire asteroïde", werd uitgevoerd door leden van het Initiative for Interstellar Studies (i4iS) - een vrijwilligersorganisatie die zich inzet om interstellaire ruimtevaart in de nabije toekomst mogelijk te maken. De studie werd ondersteund door Asteroid Initiatives LLC, een asteroïde-prospectiebedrijf dat zich toelegt op het vergemakkelijken van de exploratie en commerciële exploitatie van asteroïden.

Om samen te vatten, toen 'Oumuamua voor het eerst werd waargenomen op 19 oktober, 2017, door astronomen met behulp van de Pan-STARRS Pan-STARRS van de University of Hawaii, het object (toen bekend als C/2017 U1) werd aanvankelijk beschouwd als een komeet. Echter, latere waarnemingen onthulden dat het eigenlijk een asteroïde was en werd omgedoopt tot 1I/2017 U1 (of 1I/`Oumuamua).

Vervolgwaarnemingen gedaan met behulp van ESO's Very Large Telescope (VLT) konden beperkingen opleggen aan de grootte van de asteroïde, helderheid, samenstelling, kleur en baan. Deze onthulden dat 'Oumuamua ongeveer 400 meter lang was, is erg langwerpig, en draait elke 7,3 uur om zijn as - zoals blijkt uit de manier waarop de helderheid met een factor tien varieert.

Het was ook vastbesloten om rocky en metal rijk te zijn, en om sporen van tholins te bevatten - organische moleculen die zijn bestraald met UV-straling. De asteroïde heeft ook een extreem hyperbolische baan - met een excentriciteit van 1,2 - die hem momenteel uit ons zonnestelsel haalt. Voorlopige berekeningen van zijn baan gaven ook aan dat het oorspronkelijk uit de algemene richting van Vega kwam, de helderste ster in het noordelijke sterrenbeeld Lyra.

Aangezien deze asteroïde van buiten het zonnestelsel is, een missie die het van dichtbij zou kunnen bestuderen, zou ons zeker veel kunnen vertellen over het systeem waarin het zich heeft gevormd. Zijn komst in ons systeem heeft ook geleid tot een groter bewustzijn over extra-solaire asteroïden, een nieuwe klasse van interstellaire objecten waarvan astronomen nu schatten dat ze in ons systeem arriveren met een snelheid van ongeveer één per jaar.

Daarom, het team achter Project Lyra gelooft dat het bestuderen van 1I/`Oumuamua een unieke kans zou zijn. Zoals ze in hun studie aangeven:

"Aangezien 1I/'Oumuamua het dichtstbijzijnde macroscopische monster van interstellair materiaal is, waarschijnlijk met een isotopische signatuur die verschilt van elk ander object in ons zonnestelsel, de wetenschappelijke resultaten van het bemonsteren van het object zijn moeilijk te onderschatten. Gedetailleerde studie van interstellaire materialen op interstellaire afstanden is waarschijnlijk tientallen jaren verwijderd, zelfs als het project Starshot van Breakthrough Initiatives, bijvoorbeeld, wordt met kracht vervolgd. Vandaar, een interessante vraag is of er een manier is om deze unieke kans te benutten door een ruimtevaartuig naar 1I/'Oumuamua te sturen om van dichtbij waarnemingen te doen."

Maar natuurlijk, rendez-vous met deze asteroïde biedt veel uitdagingen. De meest voor de hand liggende is die van snelheid, en het feit dat 1I/`Oumuamua al op weg is uit ons zonnestelsel. Gebaseerd op berekeningen van de baan van de asteroïde, er is vastgesteld dat 1I/`Oumuamua reist met een snelheid van 26 km/s – wat neerkomt op 95, 000 km/uur (59, 000 km/u).

Geen enkele missie in de geschiedenis van de ruimteverkenning heeft zo snel gereisd, en de snelste missies tot nu toe hebben slechts ongeveer tweederde van die snelheid kunnen halen. Dit omvat het snelste ruimteschip dat het zonnestelsel verlaat (Voyager 1) en het snelste ruimteschip bij de lancering (de New Horizons-missie). Dus het creëren van een missie die deze zou kunnen inhalen, zou een grote uitdaging zijn. Zoals het team schreef:

"Dit [is] aanzienlijk sneller dan enig object dat de mensheid ooit in de ruimte heeft gelanceerd. Voyager 1, het snelste object dat de mensheid ooit heeft gebouwd, heeft een hyperbolische oversnelheid van 16,6 km/s. Aangezien 1I/'Oumuamua ons zonnestelsel al verlaat, elk ruimtevaartuig dat in de toekomst wordt gelanceerd, zou het moeten achtervolgen."

Echter, naarmate ze verder gaan verklaren, het aangaan van deze uitdaging zou onvermijdelijk leiden tot belangrijke innovaties en ontwikkelingen op het gebied van ruimteverkenningstechnologie. Blijkbaar, de lancering van een dergelijke missie zou vroeg of laat moeten gebeuren, gezien de hoge reissnelheid van de asteroïde. Maar een missie die binnen enkele jaren gelanceerd wordt, zal niet kunnen profiteren van latere technische ontwikkelingen.

Zoals de beroemde schrijver Paul Glister, een van de oprichters van de Tau Zero Foundation en de maker van Centauri Dreams, genoteerd op zijn website:

"De uitdaging is enorm:1I/'Oumuamua heeft een hyperbolische oversnelheid van 26 km/s, wat zich vertaalt naar een snelheid van 5,5 AU/jaar. Het zal binnen twee jaar voorbij de baan van Saturnus zijn. Dit is veel sneller dan enig object dat de mensheid ooit in de ruimte heeft gelanceerd."

Als zodanig, elke missie op 1I/`Oumuamua zou drie opmerkelijke compromissen met zich meebrengen. Deze omvatten de afweging tussen reistijd en delta V (d.w.z. de snelheid van het ruimtevaartuig), de afweging tussen de lanceringsdatum en reistijd, en de afweging tussen de lanceringsdatum/reistijd en de karakteristieke energie. Karakteristieke energie (C3) verwijst naar het kwadraat van de hyperbolische overmatige snelheid, of de snelheid op oneindig ten opzichte van de zon.

Laatste, maar niet de minste, is de afweging tussen de overmatige snelheid van het ruimtevaartuig bij de lancering en de overmatige snelheid ten opzichte van de asteroïde tijdens de ontmoeting. Overmatige snelheid heeft de voorkeur bij de lancering, omdat het kortere reistijden tot gevolg heeft. Maar een hoge overmatige snelheid tijdens de ontmoeting zou betekenen dat het ruimtevaartuig minder tijd zou hebben om metingen uit te voeren en gegevens te verzamelen over de asteroïde zelf.

Met dat alles in rekening gebracht, het team overweegt vervolgens verschillende mogelijkheden voor het creëren van een ruimtevaartuig dat zou vertrouwen op een impulsief voortstuwingssysteem (d.w.z. een met voldoende kortdurende stuwkracht). In aanvulling, ze gaan ervan uit dat deze missie geen planetaire of zonne-fly-bys met zich mee zou brengen, en zou rechtstreeks naar 1I/`Oumuamua vliegen. Van dit, er worden enkele basisparameters vastgesteld die ze vervolgens opstellen.

"Samenvatten, de moeilijkheid om 1I/'Oumuamua te bereiken is een functie van wanneer te lanceren, de hyperbolische overmaat snelheid, en de duur van de missie, " geven ze aan. "Toekomstige ontwerpers van missies zouden een goede afweging moeten maken tussen deze parameters. Voor een realistische lanceringsdatum over 5 tot 10 jaar, de hyperbolische overmatige snelheid is in de orde van 33 tot 76 km/s met een ontmoeting op een afstand ver voorbij Pluto (50-200AU)."

Laatste, maar niet de minste, de auteurs beschouwen verschillende missie-architecturen die momenteel worden ontwikkeld. Deze omvatten die welke prioriteit zouden geven aan urgentie (d.w.z. lancering binnen een paar jaar), zoals NASA's Space Launch System (SLS) - waarvan ze beweren dat het het ontwerp van de missie zou vereenvoudigen. Een andere is SpaceX's Big Falcon Rocket (BFR), waarvan ze beweren dat het een directe missie tegen 2025 mogelijk zou kunnen maken dankzij de tanktechniek in de ruimte.

Echter, voor dit soort missies zou ook een Jupiter-flyby nodig zijn om zwaartekracht te bieden. Op zoek naar meer langetermijntechnieken, die de nadruk zou leggen op meer geavanceerde technologieën, ze houden ook rekening met zonne-zeilaangedreven technologie. Dit wordt geïllustreerd door het Starshot-concept van Breakthrough Initiatives, die missieflexibiliteit en de mogelijkheid zou bieden om snel te reageren op toekomstige onverwachte gebeurtenissen.

Hoewel deze benadering wachten met zich mee zou brengen, mogelijkheid voor toekomstige ontmoetingen met een interstellaire asteroïde, het zou een snelle reactie mogelijk maken en een missie die zwaartekrachthulp zou kunnen wegnemen. Het zou ook een bijzonder aantrekkelijk missieconcept mogelijk kunnen maken, dat is om kleine zwermen sondes naar de asteroïde te sturen. Hoewel dit aanzienlijke investeringen met zich mee zou brengen, de waarde van de infrastructuur zou de kosten rechtvaardigen, zij beweren.

Uiteindelijk, het team heeft vastgesteld dat verder onderzoek en ontwikkeling nodig zijn, die het belang van Project Lyra onderschrijft. Zoals ze concludeerden:

"[Een] missie naar het object zal de grens verleggen van wat tegenwoordig technologisch mogelijk is. Een missie met behulp van een conventioneel chemisch voortstuwingssysteem zou haalbaar zijn met behulp van een Jupiter-flyby om de zwaartekracht te helpen bij een nauwe ontmoeting met de zon. Gezien de juiste materialen, zonnezeiltechnologie of laserzeilen kunnen worden gebruikt... Toekomstige werkzaamheden binnen Project Lyra zullen zich richten op het in meer detail analyseren van de verschillende missieconcepten en technologie-opties en het selecteren van 2-3 veelbelovende concepten voor verdere ontwikkeling."

Het is een eeuwenoud axioma dat enorme uitdagingen essentieel zijn voor innovatie en verandering. In dit opzicht, de verschijning van `Oumuamua in ons zonnestelsel heeft de interesse in het verkennen van interstellaire asteroïden gestimuleerd. En hoewel een kans om deze asteroïde te verkennen de komende jaren misschien niet mogelijk is, de komst van toekomstige rotsachtige indringers in ons systeem is misschien gewoon bereikbaar.