Европейское и японское космические агентства планируют в течение этого десятилетия провести миссию в космосе, чтобы встретить первозданного посетителя из самых отдаленных уголков Солнечной системы. Но спроектировать траекторию для такого космического корабля сложно, когда цель еще неизвестна.
Миссия — Comet Interceptor, первая миссия класса F (fast-class), выбранная в 2019 году в рамках программы Cosmic Vision Европейского космического агентства (ESA). Эта миссия должна стартовать в 2029 году вместе с миссией «Ариэль экзопланета». Они вместе направятся ко второй точке Лагранжа Солнце-Земля (L2), которая находится на расстоянии 1,5 миллиона километров «позади» Земли относительно Солнца.
Миссия «Комета-перехватчик» будет оставаться прикрепленной к «Ариэлю» до тех пор, пока не будет найдена подходящая цель: либо долгопериодическая комета, вылетающая из Облака Оорта, либо, возможно, межзвездный астероид или комета.
Межзвездные объекты — это недавняя находка и горячая тема для изучения. 19 октября 2017 года разведка PanSTARRS обнаружила первый подтвержденный межзвездный объект, прошедший через внутреннюю часть солнечной системы, 1I/‘Oumuamua. Но «Оумуамуа» уже был на исходящем участке и двигался так быстро, что не было ни малейшего шанса начать преследование.
В 2019 году крымский астроном-любитель обнаружил комету 2I/Борисова, еще один межзвездный объект, за которым тянулась кома сублимирующихся газов. Когда эта комета впервые была замечена во время своего путешествия, он уже была в перигелии через месяц после того, как были сделаны первые снимки, и через несколько месяцев уже достигла орбиты Юпитера на обратном пути из Солнечной системы.
Чтобы сделать преследование таких быстро движущихся объектов реальностью, космический корабль в идеале должен был бы уже находиться в космосе. Но это означает запуск миссии без определенной цели. Однако с двумя межзвездными объектами за три года целей, скорее всего, будет предостаточно. И с обсерваторией Рубина и другими обзорами неба, которые, как ожидается, увидят первый свет в ближайшие годы, население известных межзвездных объектов, как ожидается, будет только расти.
Команда ожидает увидеть подходящую цель для перехвата кометы в течение шести лет после запуска. (Если цель не найдена, кометный перехватчик также может быть отправлен мимо короткопериодной кометы 73P/Schwassmann-Wachmann.)
Теперь команда просматривает сложные траектории, по которым миссия могла бы достичь такой цели, в зависимости от ряда факторов. Этот анализ появится в Acta Astronautica (препринт доступен здесь).
Ученые рассматривали траектории, предполагая, что они получат » выход’ между 400 и 1000 днями. Чем дальше будет обнаружена комета, тем больше вариантов у команды будет для траектории облета.
Команда специалистов завершит разработку двигательной установки к 2022 году, включив в нее либо традиционную химическую ракету на жидком топливе, либо солнечно-электрическую двигательную установку, либо гибридную конструкцию из них. У каждого есть компромисс между весом и тягой.
Миссия начнется с болтания на орбите Лиссажу ‘гало’ вокруг точки L2. Но как только подходящая цель найдена, начинается погоня. Кометный перехватчик отделится от «Ариэля» и выполнит сложный орбитальный балет лунных и земных флайбайсов, которые выведут его на гелиоцентрическую орбиту. Миссия должна будет достичь намеченной цели вдоль плоскости эклиптики для быстрого пролета, аналогичного столкновению New Horizons в 2015 году с Плутоном.
“Фактическая скорость полета будет зависеть от орбиты целевой кометы”, — говорит главный исследователь Джерайнт Джонс (Университетский колледж Лондона). “Она может быть относительно низкой-до 10 километров в секунду или до 70 километров в секунду.
При ближайшем приближении Комета-перехватчик отделится, выпустив два зонда (один из Японского Агентства аэрокосмических исследований, а другой — из ЕКА) от основного космического аппарата для отбора проб газов, пыли, плазмы и магнитных полей вокруг объекта.
Более близкие взгляды на межзвездный объект или долгопериодическую комету могут рассказать нам о формировании планет и истории Солнечной системы. В течение следующих 10-15 лет Комета-перехватчик пройдет путь, необходимый для передачи этих данных.
