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Uma manobra arriscada poderia enviar uma nave espacial ao cometa interestelar 3I/ATLAS. Aqui está o plano
Os cientistas pensam que é possível que uma nave espacial ganhe velocidade suficiente para alcançar o icónico cometa interestelar 3I/ATLAS, que está atualmente a afastar-se de nós, disparando os seus foguetes de reforço durante uma aproximação muito próxima do Sol.
Se esta missão pudesse ser lançada em 2035, dizem os investigadores, poderia, no mínimo, alcançar 3I/ATLAS em 2085 a uma distância de 732 unidades astronômicas (UA) de o sol. Em outras palavras, isso está 732 vezes mais longe do Sol do que Terra é, que é 68 bilhões de milhas (109 bilhões de quilômetros). Para efeito de comparação, nossa sonda espacial ativa mais distante, Viajante 1está atualmente a apenas 170 UA do Sol, após quase o mesmo tempo de voo da missão proposta para 3I/ATLAS.
Para atravessar distâncias tão grandes tão rapidamente, a missão tiraria partido de algo chamado efeito Oberth, em homenagem ao cientista de foguetes austro-húngaro Hermann Oberth (que mais tarde se tornou um alemão nacionalizado e trabalhou para os nazis). Oberth propôs o conceito pela primeira vez em 1929 em seu livro “Wege zur Raumschiffahrt” (que significa “Maneiras de viajar no espaço”).
A ideia é que, à medida que uma espaçonave em órbita cai em um campo gravitacional produzido por um planeta ou, neste caso, pelo Sol, a espaçonave acelera. No periapsis – o ponto mais próximo da espaçonave do corpo gravitacional – ela aciona seus motores para ganhar velocidade ainda maior. O efeito Oberth descreve como fazer isso em velocidades mais altas produz uma mudança maior na velocidade – o que os cientistas de foguetes chamam de “delta-V” – e as velocidades mais altas possíveis são no periapsis.
“Quase todos os lançamentos usam o efeito Oberth”, disse T. Marshall Eubanks, ex-cientista da NASA que agora é cientista-chefe da Space Initiatives Inc. e autor de um novo artigo que descreve esta missão para 3I/ATLAS, ao Space.com. “É por isso que, por exemplo, missões como Ártemis 2 fazem suas queimaduras de injeção translunar no perigeu, não no apogeu. Isso é uma manobra de Oberth. No entanto, não consigo encontrar um registro de uma manobra de Oberth direta do tipo que propomos, que é uma grande queima de foguete na aproximação mais próxima em um sobrevoo.”
Como o corpo mais massivo do sistema solaro sol é o melhor lugar para aproveitar o efeito Oberth. Mas isso significa chegar perto – muito perto.
Para atingir um delta-V de pelo menos 5,1 milhas (8,4 quilômetros) por segundo, que você pode considerar como o trabalho necessário para acelerar uma espaçonave em uma nova trajetória, a missão teria que realizar uma manobra solar de Oberth (SOM) a uma distância de 3,2 raios solares do centro do sol. O raio do sol é 432.450 milhas (696.000 quilômetros).
Três raios solares equivalem a cerca de 0,015 UA.
Chegando tão perto do sol, que estaria bem no fundo do coroa solarnão é impossível. Quando a NASA Sonda Solar Parker fez a sua maior aproximação ao Sol em 2023, chegou a 0,04 UA (3,7 milhões de milhas/6,1 milhões de km). Mesmo que não esteja tão perto do Sol quanto o interceptor 3I/ATLAS proposto chegaria, ele dá uma indicação do que estaria por vir: a Parker Solar Probe experimentou temperaturas de 2.500–2.600 graus Fahrenheit (1.370–1.400 graus Celsius).
Ainda assim, o escudo térmico da Parker Solar Probe o protegeu. Adam Hibberd, que é membro da Iniciativa para Estudos Interestelares e principal autor da pesquisa, cita o exemplo de um estudo de projeto de 2015 do Instituto Keck de Estudos Espaciais para uma missão interestelar que aproveitaria a manobra arriscada. O escudo térmico no estudo Keck era um composto de carbono, como o da Parker Solar Probe, mas com camadas adicionais de aerogel para isolar ainda mais da radiação solar. calor escaldante.
“Em princípio, um escudo térmico semelhante poderia ser usado para a missão 3I/ATLAS”, disse Hibberd ao Space.com.
A manobra solar de Oberth aceleraria tanto o interceptor 3I/ATLAS que se tornaria a espaçonave mais rápida de todos os tempos, “em boa medida”, disse Eubanks.
Hibberd é engenheiro de software de profissão e criador do Optimum Interplanetary Trajectory Software, que ele utilizou neste estudo para determinar quando seria o momento mais eficiente para o lançamento, dadas as posições relevantes da Terra, do sol, Júpiter e 3I/ATLAS. Ele descobriu que 2035 proporcionou a trajetória ideal.
A ideia é primeiro voar até Júpiter e usar a gravidade de Júpiter para desacelerar a espaçonave o suficiente para que ela possa voltar e cair em direção ao sol. Embora isso pareça contra-intuitivo, é necessário. Qualquer nave espacial lançada da Terra já possui o movimento orbital da Terra de 18,6 milhas (30 quilómetros) e a esta velocidade uma nave espacial que se dirige para o Sol estaria a mover-se demasiado depressa e acabaria por ser lançada em torno do Sol numa órbita ampla em vez de se aproximar.
Portanto, a espaçonave precisa primeiro perder velocidade. A Parker Solar Probe usou sete sobrevoos de Vênus mais de sete anos para conseguir isso. Como o 3I/ATLAS está se afastando de nós a 38 milhas (61 quilômetros) por segundo, qualquer missão não tem tempo para fazer vários sobrevôos por Vênus, então o interceptor 3I/ATLAS correria para Júpiter em uma viagem que levaria cerca de um ano, antes de voltar em direção ao sol.
Hibberd, Eubanks e seu co-autor Andreas Hein, da Universidade de Luxemburgo, calculam que a espaçonave poderia ter uma massa de cerca de 1.100 libras (500 quilogramas), que é quase a mesma da massa da NASA. Novos Horizontes missão para Plutão. A massa do escudo térmico teria que ser deduzida destes 500 quilogramas – na Parker Solar Probe o escudo térmico é de 160 libras (73 quilogramas).
Separados desta carga estariam dois ou três propulsores de foguete sólido necessários para fornecer o imenso impulso necessário no periélio para a manobra solar de Oberth. A equipe sugere que várias Starship Block 3 (com nove motores Raptor 3) acopladas à espaçonave em órbita baixa da Terra antes de partir em sua missão seriam suficientes.
A rapidez com que a missão alcançaria 3I/ATLAS dependeria do delta-V fornecido durante a manobra solar de Oberth. Um delta-V de 5,19 milhas por segundo (8,36 quilômetros por segundo) permitiria um sobrevoo do 3I/ATLAS após uma duração de voo de 50 anos. Se não quisermos esperar tanto, então se for possível levar o delta-V até 6,43 milhas por segundo (10,36 quilômetros por segundo), o encontro ocorreria em apenas 30 anos. Isso não é impossível – NASA Alvorecer nave espacial para o Cinturão de Asteróides alcançou um delta-V de 6,84 milhas por segundo (11 quilômetros por segundo) após se separar de seu foguete de reforço.
Dado que tanto o 3I/ATLAS como a nave espacial se moveriam tão rapidamente, apenas um sobrevoo seria possível, em vez de entrar em órbita em torno do intruso interestelar. No entanto, isso levanta a questão: por que se preocupar em perseguir o 3I/ATLAS? Especialmente porque os astrônomos esperam que o Observatório Rubinque iniciou agora operações científicas no Chile, para encontrar em média um cometa interestelar por ano – um grande aumento em relação aos três que foram identificados até agora. Muito em breve deverá haver muitos alvos mais fáceis de alcançar.
“Teremos apenas que ver”, disse Eubanks. “Talvez depois de, digamos, 10 objetos interestelares terem sido encontrados, 3I parecerá comum e não valerá a pena montar uma expedição para persegui-lo. Mas, novamente, talvez pareça diferente e incomum e haverá tal desejo.”
O 3I/ATLAS foi bem caracterizado pelos astrônomos durante sua passagem no ano passado e, se pudesse escolher, Hibberd preferiria ver uma missão para 1I/’Oumuamuaque era um objeto mais intrigante. Na verdade, Hibberd já desenvolveu um plano de missão para um interceptador ‘Oumuamua chamado Projeto Lyramas sente que a chance de pegá-lo já se foi.
Na verdade, se tivermos uma missão pronta, então se conseguirmos detectar um cometa interestelar suficientemente cedo, meios mais convencionais de alcançá-lo deverão ser suficientes. Este é um ponto de vista que foi apoiado por um estudo de cientistas do South-west Research Institute em 2025.
“Para futuros objetos interestelares, uma manobra solar de Oberth deve ser evitada, se possível, uma vez que foi projetada para capturar um objeto interestelar específico ‘depois que o pássaro tenha voado’ e esteja se afastando do Sol”, disse Hibberd. “Existem arquiteturas de missão melhores, usando uma sonda já em órbita no espaço, que interceptaria um objeto interestelar em torno do periélio em muito menos tempo, tornando desnecessário um Oberth.”
A missão Comet Interceptor da Agência Espacial Europeia, com lançamento previsto para o final de 2028 ou início de 2029, é exatamente uma dessas missões. Ele vai esperar no L2 Ponto Lagrange para uma meta adequada, seja um novo plano de longo prazo cometa do Nuvem de Oort ou um cometa interestelar, antes de ser enviado para um encontro com ele. Portanto, há uma boa probabilidade de termos uma nave espacial a investigar um cometa interestelar nos próximos 10 anos.
“Estou bastante confiante de que quando desenvolvermos a capacidade de alcançar estes objetos interestelares, haverá um forte desejo de explorar diretamente pelo menos alguns deles”, disse Eubanks.
Isso não significa que o perfil da missão de uma espaçonave aproveitando uma manobra solar de Oberth precise ser descartado. Uma espaçonave poderia passar pelo Sol para ganhar velocidade e explorar o sistema solar exterior além Netuno.
“Qualquer objeto transnetuniano seria um alvo bastante fácil, e a exploração deles mal começou”, disse Eubanks.
Além disso, se a teoria Planeta Nove for descoberto, então estaria tão longe, com estimativas variando de 290 UA a 800 UA; uma missão provavelmente não teria escolha a não ser usar uma manobra solar Oberth se quiser chegar lá em breve. A manobra poderia até ser usada para enviar um telescópio a 550 UA do Sol, que é a distância na qual o campo gravitacional do Sol cria uma lente gravitacional que pode ser usado como um telescópio muito mais poderoso do que qualquer outro construído até agora.
Por enquanto, o 3I/ATLAS continua a se afastar de nós. Independentemente de alguém perseguir ou não, o desenvolvimento de trajetórias de naves espaciais utilizando manobras solares de Oberth significa que os confins do nosso sistema solar podem não ser tão inacessíveis para nós como temíamos, afinal.
A pesquisa de Hibberd, Eubanks e Hein está disponível como pré-impressão em arXiv.
