ردیابهای دنباله‌دار!!

مهندسان چگونه مسیر ماموریت ردیابهای دنباله‌دار را طراحی می‌کنند که برای پرواز توسط یک بازدیدکننده بین ستاره‌ای طراحی شده است، در حالی که هدف آن هنوز مشخص نیست؟

برداشت هنری از ماموریت ردیاب دنباله‌دار ESA.

Thales Alenia Space

آژانس‌های فضایی اروپا و ژاپن قصد دارند مأموریتی در فضا برای ملاقات با بازدیدکننده‌ای بکر از دورترین نقاط منظومه شمسی در این دهه داشته باشند. اما طراحی مسیر برای چنین فضاپیمایی مشکل است چون هدف هنوز ناشناخته است.

این ماموریت Comet Interceptor یا ردیاب دنباله‌دار است، اولین مأموریت کلاس F که در سال 2019 تحت برنامه چشم‌انداز کیهانی آژانس فضایی اروپا (ESA) انتخاب شد. این مأموریت در سال 2029 آغاز می‌شود و با مأموریت سیاره فراخورشیدی آریل همراستا می‌شود. آنها با هم به دومین نقطه خورشید-زمین لاگرانژ (L2) می‌روند که 1.5 میلیون کیلومتر (900.000 مایل) نسبت به خورشید فاصله دارد.

نقاط لاگرانژ خورشید-زمین این نمودار نقاط لاگرانژ (در مقیاس) در منظومه شمسی-زمین را نشان می دهد.

تیم علمی ناسا/WMAP

ماموریت ردیاب دنباله‌دار تا زمانی که هدف مناسبی پیدا نشود به آریل متصل می‌ماند: دنباله‌دار طولانی‌مدت ورودی از ابر اورت، یا شاید، یک سیارک یا دنباله‌دار بین ستاره‌ای.

اشیاء بین ستاره‌ای یافته جدیدی وجود دارند و موضوع داغی برای مطالعه هستند. در 19 اکتبر 2017، نظرسنجی پن استارز اولین شی بین‌ستاره‌ای تأیید شده‌ای را که از منظومه شمسی داخلی عبور کرد، 1I/’Oumuamua ، مورد بررسی قرار داد. اما ‘Oumuamua‘ در حال کشف در مرحله خروجی خود بود و آنقدر سریع حرکت می‌کرد که هیچ فرصتی برای آغاز ماموریت و تعقیب وجود نداشت.

در سال 2019، یک ستاره‌شناس آماتور دنباله‌دار 2I/Borisov را کشف کرد، یکی دیگر از اجرام بین ستاره‌ای، این یکی کمای گازهای تصعید کننده پشت سرش داشت. اگرچه بوریسو برای اولین بار در سفر ورودی خود دیده شد، اما یک ماه پس از گرفتن اولین تصاویر در حضیض قرار داشت و طی چند ماه دیگر در بازگشت از منظومه شمسی به مدار مشتری رسیده بود.

تصور هنری از تلسکوپ فضایی آریل.

ESA

برای اینکه تعقیب چنین اجسامی که به سرعت در حال حرکت هستند به واقعیت تبدیل شود، به طور ایده‌آل یک فضاپیما در فضا باید قرار داشته باشد. اما این بدان معناست که یک مأموریت را بدون هدف مشخص آغاز کنیم. با وجود دو جرم بین ستاره‌ای در سه سال، اهدافی این چنین به احتمال زیاد فراوان است و با توجه به رصدخانه روبین و دیگر بررسی‌های آسمانی که انتظار می‌رود اولین نور را در سالهای آینده مشاهده کنند، انتظار می‌رود جمعیت اجرام بین ستاره‌ای شناخته شده افزایش یابد.

تیم انتظار دارد ظرف شش سال پس از پرتاب، هدف مناسبی برای دنبال کردن توسط ماموریت ردیاب دنباله‌دار ببیند. (اگر هدفی پیدا نشود، ردیاب دنباله‌دار می‌تواند به سمت دنباله‌دار کوتاه‌مدت 73P/Schwassmann-Wachmann ارسال شود.)

در حال حاضر، تیم در حال بررسی مسیرهای پیچیده‌ای است که ماموریت، بسته به عوامل متعددی می‌تواند برای رسیدن به چنین هدفی انجام دهد.

تیم باید پیشرانه را نیز در نظر بگیرد. این تیم طراحی پیشرانه را تا سال 2022 نهایی می‌کند، یا موشک شیمیایی سنتی مایع سوختی، پیشرانه خورشیدی-الکتریکی یا طراحی ترکیبی که این دو را شامل می‌شود. هر کدام از آنها وزن و فشار را با یکدیگر مقایسه می‌کنند.

این مأموریت با گردش در مدار “هاله” Lissajous در اطراف نقطه L2 آغاز می‌شود. اما هنگامی که یک هدف مناسب پیدا شد، تعقیب ادامه می‌یابد. ردیاب دنباله‌دار از آریل جدا می‌شود و یک رقص مداری پیچیده را اجرا می‌کند که آن را به مدار هلیوسنتریک منتقل می‌کند. این مأموریت باید به هدف موردنظر خود در امتداد صفحه دایره البروج، مشابه افق‌های نو با پلوتو در سال 2015 برسد تا بتواند سریع پرواز کند

جرینت جونز، محقق اصلی (دانشگاه کالج لندن) می‌گوید: “مسیر انتخاب شده البته بستگی به محل برخورد دارد: جایی که دنباله‌دار در حال عبور از سطح دایره البروج است.” این امر می‌تواند شامل فضاپیمایی شود که L2 را ترک می‌کند تا در مدار خود “جلوتر” از زمین حرکت کند یا حرکت زمین را دنبال کند. ” برای این منظور، پرواز نزدیک ماه در هنگام خروج می‌تواند مفید باشد.

دو سناریوی ممکن برای ردیاب دنباله‌دار

آزمایشگاه علوم فضایی مولارد

جونز می‌گوید: “سرعت واقعی پرواز بستگی به مدار دنباله‌دار هدف بستگی دارد.” این امر می‌تواند تا 10 کیلومتر در ثانیه نسبتاً کم یا 70 کیلومتر در ثانیه باشد. “

در نزدیکترین فاصله، ردیاب دنباله‌دار جدا می‌شود و دو کاوشگر (یکی از آژانس اکتشافات فضایی ژاپن و دیگری از ESA) را از فضاپیمای اصلی رها می‌کند تا از گازها، گرد و غبار، پلاسما و میدانهای مغناطیسی اطراف جسم نمونه‌برداری کند.

نماهای نزدیکتر از یک جسم بین ستاره‌ای یا دنباله‌دار طولانی‌مدت می‌تواند درباره شکل‌گیری سیاره‌ها و تاریخ منظومه شمسی به ما اطلاعاتی بیاموزد. طی 10 تا 15 سال آینده، ردیاب دنباله‌دار مسیری را که برای ارائه این نظریه‌ها لازم است، در پیش خواهد گرفت.

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

HOW THE COMET INTERCEPTOR WILL CHASE VISITORS TO THE INNER SOLAR SYSTEM

BY: DAVID DICKINSON AUGUST 3, 2021

https://skyandtelescope.org/astronomy-news/how-the-comet-interceptor-will-chase-visitors-to-the-inner-solar-system/