مفهوم جديد لاعتراض الجسم الفضائي 3I/ATLAS باستخدام مناورة سولار أوبرث

الولايات المتحدة - وكالة أنباء إخباري

مفهوم جديد لاعتراض الجسم الفضائي 3I/ATLAS باستخدام مناورة سولار أوبرث

أثار وصول الجسم الفضائي 3I/ATLAS إلى نظامنا الشمسي اهتمامًا علميًا واسعًا، مما أدى إلى ظهور مقترحات متعددة لبعثات اعتراض لدراسته عن كثب. باعتباره ثالث جسم بين نجمي (ISO) يتم اكتشافه على الإطلاق، فإن كمية المعلومات الهائلة التي يمكن أن توفرها الدراسات المباشرة ستكون ذات أهمية بالغة من نواحٍ عديدة. ومع ذلك، فإن بنية المهام لاعتراض مذنب بين نجمي تشكل تحديات كبيرة للمصممين والمخططين. ويأتي في مقدمتها مستوى الجاهزية التكنولوجية (TRL) لأنظمة الدفع المقترحة، والتي تتراوح من الصواريخ التقليدية إلى الدفع الموجه بالطاقة (DEP).

تقليديًا، ركزت مقترحات المهام على الصواريخ الكيميائية التي تنطلق من الأرض، مثل مهمة جانوس التابعة لناسا ومهمة اعتراض المذنبات التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية، أو على تعديل مسارات المهام الحالية مثل مسبار جونو. لكن في ورقة بحثية حديثة، يقترح باحثون من مبادرة الدراسات بين النجوم (i4is) التخلي عن مهمة النقل المباشر التي تنطلق من الأرض في الوقت الحاضر. بدلًا من ذلك، يوضحون كيف يمكن لمهمة تنطلق في عام 2035 اعتراض 3I/ATLAS باستخدام مناورة سولار أوبرث غير مباشرة.

قاد الدراسة آدم هيبرد، مهندس برمجيات وباحث في مجال الملاحة الفضائية في i4is. انضم إليه تي. مارشال يوبانكس، كبير العلماء في Space Initiatives Inc.، وأندرياس هاين، أستاذ مشارك في هندسة الطيران والفضاء في جامعة لوكسمبورغ. وقد تم قبول ورقتهم للنشر في مجلة الجمعية البريطانية للكواكب (JBIS).

تنشأ التحديات الرئيسية للمهمة المباشرة لرصد 3I/ATLAS من الميكانيكا السماوية للجسم المستهدف، وسرعته المدارية العالية حول الشمس، والاكتشاف المتأخر. القضية الأولى تستبعد فعليًا مهمة الالتقاء التي تعتمد على نظام دفع داخلي لمضاهاة سرعة المذنب، مما يتيح دراسة مفصلة للجسم. ونتيجة لذلك، تعد مهمة التحليق الخيار المفضل. ومع ذلك، فإن الاعتبارين الثاني والثالث يستبعدان مهمة مباشرة لأن تاريخ الإطلاق الأمثل قد فات بالفعل قبل اكتشافه. وكما لخص هيبرد هذه النقاط:

"بالنسبة للمهمة المباشرة، تم اكتشاف الجسم 3I/ATLAS في وقت متأخر جدًا، عندما كان قد سافر بالفعل داخل مدار المشتري، وبسرعة تتجاوز 60 كم/ثانية. اتضح أن هذا كان بعد تاريخ الإطلاق الأمثل لمهمة مباشرة لاعتراضه. وجدت إحدى الأوراق البحثية أنه ستكون هناك صعوبات حتى لمسبار 'Comet Interceptor' لو كان ينتظر بالفعل عند نقطة L2 بين الشمس والأرض عندما تم اكتشاف 3I/ATLAS."

هنا، استخدم هيبرد برنامج Optimum Interplanetary Trajectory Software (OITS)، الذي صممه، لتقييم جدوى المهام المباشرة وغير المباشرة لاعتراض الأجسام بين النجوم. يتمتع هذا البرنامج بسجل حافل في حل المهام التي تتضمن مناورات سولار أوبرث، بما في ذلك دراسة سابقة لـ i4is لمهمة (مشروع ليرا) لاعتراض أول جسم بين نجمي تم اكتشافه على الإطلاق، 'أومواموا'. يتضمن استخدام OITS في مشروع ليرا والمهام الأخرى المساعدة الجاذبية (GAs) و/أو مناورات أوبرث.

تتضمن المساعدة الجاذبية مناورة تستفيد من جاذبية كوكب لزيادة السرعة. أما مناورة أوبرث، فتتضمن مركبة فضائية تحت تأثير جاذبية جسم ضخم (الشمس)، تنتظر الاقتراب الأقصى (الحضيض الشمسي)، ثم تقوم بتطبيق الدفع لتحقيق سرعة مدارية عالية حول الشمس. يمكن للمركبة الفضائية تحقيق سرعة الإفلات من النظام الشمسي بهذه الطريقة، أو اكتساب سرعة كافية للقاء جسم بين نجمي قد يكون قد سافر مسافة هائلة بحلول ذلك الوقت.

قال هيبرد: "تم تصميم خيار سولار أوبرث عندما يمر جسم بين نجمي عبر حضيضه الشمسي (أقرب نقطة للشمس) ويتجه بسرعة بعيدًا عن الشمس. إنه يدرك حقيقة أن هناك حاجة إلى سرعة هائلة لتوليدها بواسطة مركبة فضائية لمطاردة مثل هذا الجسم ويستغل ما يسمى 'تأثير أوبرث' لتوليد هذه السرعة. عندما تقترب المركبة الفضائية من الشمس، تزيد جاذبية الشمس من سرعتها حتى يتم الوصول إلى الحضيض الشمسي، ثم تقوم المركبة الفضائية بتشغيل محركاتها في هذه النقطة المثلى، لزيادة 'تأثير المقلاع' إلى أقصى حد، وتسريع المسبار بسرعة نحو الجسم المستهدف، في هذه الحالة 3I/ATLAS."

بناءً على محاكاة OITS الخاصة بهم، وجد الفريق أنه يمكن تحقيق اعتراض عبر مناورة سولار أوبرث، ولكن يجب أن يتم الإطلاق في عام 2035 لتحقيق محاذاة مثالية بين الأرض والمشتري و 3I/ATLAS. ستكون مدة الرحلة 50 عامًا (على الرغم من أن هيبرد يشير إلى أنه يمكن تقليلها بشكل طفيف). وقال: "عام 2035 هو الأمثل لأن محاذاة الأجرام السماوية المعنية (أي الأرض والمشتري والشمس و 3I/ATLAS) هي الأكثر ملاءمة للوصول إلى 3I/ATLAS بأقل متطلبات دفع سولار أوبرث من المسبار، وأقل متطلبات أداء لمركبة الإطلاق، وأقل وقت طيران إلى الهدف."

في حين أن مثل هذه المهمة ستستغرق وقتًا طويلاً لاعتراض جسم بين نجمي، فإن العائدات العلمية ستكون ثورية. تعتبر الكويكبات والمذنبات في الأساس مواد متبقية من تكوين الأنظمة الكوكبية. على هذا النحو، فإن دراسة الأجسام بين النجوم ستكشف عن أشياء حول أنظمة نجمية أخرى دون الحاجة إلى إرسال بعثات إليها، والتي قد تستغرق قرونًا أو أكثر. بينما يتم التحقيق في الدفع الموجه بالطاقة كحل محتمل، إلا أن مستوى الجاهزية التكنولوجية لهذا المفهوم لا يزال بعيدًا لعقود.

في غضون ذلك، يمكن لمركبة فضائية تم تطويرها بتقنيات حالية تعتمد على مناورة سولار أوبرث أن تصل إلى جسم بين نجمي وتقدم تحليلًا مفصلاً في نفس الإطار الزمني. حتى لو لم نرسل بعثات إلى النجوم القريبة لمراقبة ما يوجد هناك، فإن معترض الأجسام بين النجوم يمكن أن يخبرنا بكل ما نحتاج لمعرفته حول الأنظمة خارج نظامنا.

Ekhbary News Agency