科学家称,美国宇航局探测器可能会拦截星际彗星
天文学家在泛星观景台在夏威夷,他们在 2017 年发现了历史'奥穆阿穆阿,这是有史以来第一个观测到的星际天体 (ISO)。
两年后,星际彗星 2I/鲍里索夫成为有史以来观测到的第二颗 ISO。2025 年 7 月 1 日,小行星里约乌尔塔多的地面撞击最后警报系统 (ATLAS) 在我们的太阳系中检测到了第三个星际天体,即现在称为 3I/ATLAS(或 C/2025 N1 ATLAS)的彗星。
与它的前辈一样,这个天体的到来激发了巨大的科学兴趣,并导致了可能与未来 ISO 会合的任务的建议。
示例包括天琴座计划这星际天体浏览器(IOE)和欧空局的彗星拦截器.然而,最近一篇由亚伯拉罕·勒布教授哈佛大学的 探索了利用在太空中存在多年的任务与 3I/ATLAS 会合的可能性。
根据他们的分析,美国宇航局的朱诺探测器一旦接近这个最新的星际物体,就可以拦截它木星2026 年 3 月 16 日,让人类近距离观察当今宇宙中最神秘的物体类别之一。
亚伯拉罕·勒布 (Abraham Loeb) 是哈佛大学 Frank B. Baird Jr. 科学教授,也是哈佛大学理论与计算研究所(ITC)和伽利略项目在哈佛大学和史密森尼天体物理学中心 (CfA)。
与他一起的亚当·希伯德和亚当·克劳尔,他们都是英国非营利性星际研究倡议 (i4is) 的杰出科学家。最近详细介绍了他们提案的论文现身网上并正在审查发表于天体物理学杂志快报.
勒布、希伯德和克劳尔对 ISO 并不陌生,他们也不知道派遣航天器与它们会合并近距离研究它们的可能性。2018 年,勒布教授因发表论文而成为家喻户晓的名字。太阳辐射压力可以解释“Oumuamua”的特殊加速度吗?"
在这篇论文中,以及他随后的书《地球外的,他认为“Oumuamua 可能是一艘外星航天器,从而解释了它的奇怪行为以及它违抗对其进行分类的尝试的方式。
同样,希伯德因与马歇尔·尤班克斯 (Marshall Eubanks) 合作制作《天琴座计划》而广受赞誉。这项拟议的任务将使用光帆技术和定向能推进 (DEP) “赶上”'Oumuamua 或未来的 ISO。
他和尤班克斯还负责蜂拥而至的比邻星提案,一个类似的概念,将依靠 DEP 派遣航天器群来研究太阳系以外最近的岩石行星(比邻星 b)。
Crowl 是一名独立研究员和推进工程师,此前曾是伊卡洛斯计划,一项建立在代达罗斯计划.
自从“Oumuamua”接近地球以来,科学家们一直梦想着有一天,专门的任务可以拦截和研究星际访客。在过去十年中,有几项任务对近地小行星 (NEA) 进行了采样返回任务,包括 JAXA 的隼鸟和隼鸟2探测器和 NASA 的欧西里斯-雷克斯探针。
由于小行星和彗星本质上是太阳系形成时遗留下来的物质,因此对这些样本的研究提供了关于大约 45 亿年前存在的条件的线索。
通过研究 ISO 通过我们的系统,科学家将能够了解其他恒星系统中存在的条件,而无需等待星际航天器到达它们。
但正如勒布教授在 2018 年的论文中探讨的那样,ISO 可能是人造物体(如废弃的航天器)的可能性成倍地增加了科学研究的机会。Hibberd、Crowl 和 Loeb 在最近的一篇论文中探讨了有关 3I/ATLAS 的类似可能性,”星际物体 3I/ATLAS 是外星人技术吗?."
正如勒布教授通过电子邮件告诉《今日宇宙》的那样,这使得会合任务特别有吸引力:
表明,在 2025 年 9 月 14 日施加每秒 2.675 公里的推力可以带来朱诺航天器从木星轨道上截取 3I/ATLAS 的路径。3I/ATLAS与木星的近距离接触提供了难得的转变机会朱诺从其当前绕木星的轨道截获 3I/ATLAS 在最接近木星的路径。
3I/ATLAS 的亮度意味着小行星的直径为 20 公里,典型反射率(反照率)为 5%。正如我在 3I/ATLAS 发现后不久发表的一篇论文中所表明的那样,在 ATLAS 望远镜对天空的 5 年调查中探测到这个物体需要来自银河系的大量岩石物质的持续供应。如果 3I/ATLAS 的直径为 20 公里,它可能像外星技术所预期的那样瞄准了太阳系内部。
正如他们在研究中指出的那样,3I/ATLAS 将于 2026 年 3 月 16 日到达距木星约 5360 万公里(3325 万英里)或 0.358 个天文单位的距离。此时,轨道的转移朱诺航天器将允许它在最接近这颗气态巨行星时拦截 3I/ATLAS 的路径。
该提案规避了构建和部署航天器拦截 3I/ATLAS在它最接近太阳之前(2025 年 10 月 29 日)并离开我们的太阳系。正如希伯德所解释的那样:
很明显,从地球发射到 3I 的任务是完全不可行的,因为我们对它到达太阳系的警告很少。此外,它不在拟议的欧空局彗星拦截器任务的性能范围内,因此换句话说,即使航天器一直在太阳/地球 L2 点等待。现在,3I 巧合地非常接近火星、Jupiter 和金星,这本身就是一个奇怪的偶然事件,不太可能在未来的任何 ISO 中再次出现。
因此,考虑到上述机缘巧合以及发射专用探测器无法及时遇到它,询问是否可以利用任何围绕火星或木星运行的现有航天器进行拦截或近距离接近,这似乎是合理的。因此,正是在这种背景下,这项工作是值得的,这种分析只适用于碰巧与行星近距离接触的 ISO,正如我所阐明的,这确实非常罕见。
为了确定导致会合的最佳飞行路径,该团队依靠Optimum 星际轨迹软件(OITS),最初由 Hibberd 于 2017 年为 Project Lyra 开发的包。
正如希伯德解释的那样,这使他们能够解决确定轨道和速度的问题朱诺和 3I/ATLAS(又名兰伯问题),但仅适用于一个轨道周期。要测量朱诺探测器可以使用最少的推进剂到达星际彗星,Hibberd 使用了其他量身定制的软件。
其中包括他使用三个库开发的 C 软件——包括 NASA JPL、导航及辅助资讯设施(NAIF)和航天器、行星、仪器、C矩阵、事件(SPICE)软件——这使该团队能够对木星和木星进行准确的预测。朱诺的轨道。
还使用NOMAD软件对所有三个物体的运动进行积分,确定最小速度朱诺需要生成以拦截 3I/ATLAS。正如勒布所指出的,结果表明使用木星奥伯斯机动可以进行拦截:
如果可行,这个令人兴奋的新目标将重新焕发活力朱诺的使命,并将其科学寿命延长到 2026 年 3 月 14 日之后。到目前为止,我们已经检查了朱诺与 3I/ATLAS。最佳选择涉及木星俯瞰机动,它需要在 2025 年 9 月 9 日应用 ∆V,仅比原定终止日期早 8 天朱诺一头扎进木星的大气层。在传递了这种推力以减少朱诺的高度,随后又发射了一次∆V,构成了木星俯瞰机动,并最终在 2026 年 3 月 14 日拦截了目标 3I/ATLAS。
他们还强调了如何朱诺的仪器套件都可用于近距离探测 3I/ATLAS 的性质。这包括其近红外光谱仪、磁力计、微波辐射计、重力科学仪器、高能粒子探测器、无线电和等离子体波传感器、紫外光谱仪和可见光相机。
这些仪器提供的数据,从光谱和图像到能量发射,将解决有关物体成分的问题,告诉我们有关其母系及其形成时存在的条件的体积。
“我们的论文取决于一个非凡但可检验的假设,即 3I/ATLAS 是一种功能性技术人工制品,我和我的两位合著者不一定归因于此,”勒布补充道。
“然而,这个假设值得科学分析,原因有两个:如果假设被证明是正确的,后果可能会对人类造成可怕的影响,并且可能需要采取防御措施(尽管这些措施可能被证明是徒劳的)。[其次,]假设本身就是一个有趣的练习,无论其可能的有效性如何,探索起来都很有趣。
然而,最近由哈勃太空望远镜表明这种可能性可能已经被排除在外。根据周围彗发的亮度分布,研究人员估计原子核的有效半径不到2.8公里(~1.75 英里)。
然而,一旦 a) 3I/ATLAS 靠近太阳并开始通过升华释放气体,或者 b) 朱诺号探测器有机会近距离观察它,所有关于其真实性质的问题都将得到解决。
无论结果如何,结果肯定会令人着迷,并将告诉我们很多关于太阳系之外的东西。