KOSMONAUTIKA

Ivan Kremer

Presretači zvezdanih objekata

Potera za stvarnim posetiocima iz svemira

U radu objavljenom februara 2024. godine, astrofizičar dr Alan Stern, sa kolegama sa Jugozapadnog instituta za istraživanje (eng. Southwest Research Institute, SwRI) iz Kolorada predlaže pripremu misije za presretanje jednog od narednih međuzvezdanih objekata koji bude primećen u našem Sunčevom sistemu putem upotrebe robotske letelice Istraživač međuzvezdanih objekata (eng. Interstellar Object Explorer, IOE), zasnovane na trenutno dostupnim tehnologijama.

Pod pojmom međuzvezdanih objekata podrazumevaju se astronomski objekti poput asteroida i kometa, pa čak i odbeglih planeta, koji lutaju međuzvezdanim prostorom, odnosno ne orbitiraju oko neke zvezde i ne pripadaju nekom zvezdanom sistemu. Sa naučne tačke gledišta, veoma su zanimljivi jer predstavljaju ostatke materijala pri formiranju planeta u zvezdanim sistemima iz kojih originalno potiču. Proučavanje njihovih fizičkih karakteristika i hemijskog sastava, produbilo bi poznavanje načina formiranja planeta i zvezdanih sistema, a eventualno prisustvo gradivnih blokova života, ili pak njihovih prekursora, doprinelo bi pretpostavci molekulske panspermije, odnosno pretpostavci načina rasprostiranja molekula potrebnih za nastanak života putem svemirskih objekata.

Iako je prisustvo međuzvezdanih objekata koji prolaze kroz Sunčev sistem pretpostavljano decenijama unazad, prve dve potvrde prisustva ovih posetilaca nastupile su tek 2017. i 2019. godine. U oktobru 2017. godine, kanadski astronom Robert Verjik, koristeći Pan-STARRS teleskopski sistem u Haleakala opservatiriji, na Havajima, detektovao je prvi ovakav objekat. Objekat je prvobitno dobio oznaku 1I/2017 U1, da bi kasnije dobio naziv Oumuamua, što na havajskom jeziku znači „prvi glasnik“. Ovo otkriće predstavljalo je senzaciju, posebno zbog kasnijeg čudnog ubrzavanja i nedoslednog ponašanja ovog međuzvezdanog posetioca. Naime, za komete je uobičajeno da, kada se približavaju nekoj zvezdi, dobijaju izvesno dodatno negravitaciono ubrzanje, usled potiska generisanog isparenjima leda zbog toplotnog dejstva zvezde. Međutim, komete, iz istog razloga imaju jasno vidljiv rep. Sa druge strane, asteroidi, koji nemaju veliki sadržaj leda, obično ne ubrzavaju na ovaj način.

Prelet prvog iznenađenja

Oumuamua nije imao nikakav rep pri prolasku blizu Sunca, što bi ukazivalo da je u pitanju asteroid. Međutim, pokazao je izvesno dodatno negravitaciono ubrzanje tokom juna 2018. godine, dugo vremena nakon prolaska kroz tačku najbližu Suncu. Ovo je navelo pojedine maštovite naučnike, poput izraelsko-američkog fizičara Abrahama Leba i njegovih saradnika na Harvardu, da spekulišu da je u pitanju vanzemaljsko solarno jedro čije ubrzanje potiče od dejstva sunčevog zračenja. Što se oblika i izgleda objekta tiče, podaci ukazuju da je u pitanju telo izduženog oblika, nalik na cigaretu, što poznavaoce naučne fantastike odmah podseća na posetioca iz Klarkovog romana Susret sa Ramom.
U tom romanu, u pitanju je izdubljeni asteroid oblika cigarete, glatke površine i preciznog obrtanja, koji u sebi krije vanzemaljske gradove. Za razliku od Rame, svetlosne krive Oumuamue ukazuju da se haotično vrti, odnosno bolje rečeno prevrće, putujući kroz prostor, što se poprilično kosi sa hipotezom o solarnom jedru. Takođe pokazuje crvenkast sjaj, karakterističan za asteroide. Neke simulacije, ukazale su da je pri ulasku u naš zvezdani sistem posedovao više okrugao oblik, ali da se gubitkom mase izdužio u oblik cigarete. Misteriozno negravitaciono ubzanje, verovatno je posledica isparenja zaleđenog vodonika, koji se ne primećuje tako jasno, poput vodene pare koja ostavlja rep. Alternativno objašnjenje bi bilo da je zaista ubrzao usled sunčevog radijacionog pritiska, poput pravog solarnog jedra, iako to nije. Treba napomenuti da su istraživači SETI instituta, kao i njihove kolege iz Breakthrough Listen projekta, pod pokroviteljstvom izraelskog milijardera Jurija Milnera, za svaki slučaj uperili radioteleskope ka Oumuamui u decembru 2019. godine i - nisu uspeli da detektuju nikakve radio-signale.

Sa oblakom zvanim „koma“

Drugi posetilac, otkriven je u avgustu 2019. godine, od strane Genedija Borisova, astronoma iz Krimske opservatorije, tako da nosi naziv 2I/2019 Borisov. Za razliku od Oumuamue, 2I/2019 Borisov definitivno izgleda kao kometa, s obzirom da oko svog jezgra poseduje oblak gasova i prašine, poznat kao „koma“.
Mada su do sada detektovana samo dva međuzvezdana objekta koja su posetila Sunčev sistem, vrlo je realno očekivati otkrića na desetine sličnih objekata u narednih dvadesetak godina. Prema radu istraživača Inicijative za međuzvezdane studije (eng. Initiative for Interstellar Studies, skraćeno i4is), objavljenom u martu 2021. godine, pretpostavlja se da bi kroz Sunčev sistem trebalo da prolazi sedam međuzvezdanih objekata godišnje. Druga istraživanja ukazuju na mogućnost da su neki međuzvezdani objekti gravitaciono uhvaćeni u naš zvezdani sistem, možda i od strane naše planete. Za svrhu njihove detekcije, na raspolaganju će se naći i nove opservatorije, poput „Vera C. Rubin“ opseratorije u Čileu, koja će početi sa radom u januaru 2025. godine, za koju se procenjuje da ima potencijal da otkrije petnaestak međuzvezdanih objekata tokom prve decenije rada. Neke procene predviđaju i mnogo veći broj.
Koliko god objekata da bude otkriveno, bilo bi dobro da posedujemo letelicu koja čeka u pripravnosti i u stanju je da presretne ovakve objekte, istraži ih izbliza ili, u još idealnijem scenariju, pokupi uzorke i donese ih nazad na Zemlju. Na osnovu iskustva sa Oumuamuom i 2I/Borisovim, znamo da objekti kasno postaju vidljivi sa Zemlje, kada su već blizu unutrašnjeg Pojasa asteroida, a vrlo brzo nakon detekcije budu nedostižni za tehnologiju letelica kakve danas koristimo.

Parking u L-1

Prema predlogu doktora Sterna i njegovih kolega, ova letelica bi trebalo da ima dva glavna naučna cilja: određivanje sastava objekta, a samim tim i sticanje uvida u njegovo poreklo i utvrđivanje mehanizma procesa nastanka i sastava koma oblaka objekta, ukoliko ga objekat poseduje. Nažalost, donošenje uzoraka na Zemlju se ne pominje u predlogu jer je u pitanju preletanje letelice preko objekta, odnosno mimoilaženje letelice i objekta na maloj razdaljini na kojoj bi uređaji na letelici bili u stanju da prikupi korisne podatke, koji odgovaraju ciljevima. Uređaji uključuju različite kamere, kao i UV i IC spektrometre. Kao rešenje problematike kratkog vremenskog intervala za reagovanje nakon detekcije objekta, doktor Stern i njegove kolege predlažu postavljanje letelice u „parking“ orbitu na L-1 lagranžovoj tački, između Zemlje i Meseca, na kojoj bi čekala u pripravnosti.
Ova lokacija praktična je iz više razloga. Prvi razlog je očigledan: brže će se reagovati ako je letelica već lansirana. Drugi razlog je što ta orbita iziskuje vrlo malo potiska za napuštanje, tako da bi sav preostali potisak mogao biti korišćen za usmeravanje ka putanji za presretanje objekta. Treći razlog predstavlja mogućnost korišćenja Zemljine gravitacije za manevar gravitacione asistencije u cilju ubrzavanja letelice ka putanji za presretanje. Pri formulaciji predloga, doktor Stern i njegov tim koristili su i računarske simulacije prolaska međuzvezdanih objekata kroz Sunčev sistem. Pri tim simulacijama, pretpostavili su srednju brzinu objekta oko 32,4 km/s i granicu detekcije od 2 AU (astronomske jedinice). Posle gotovo decenije simulacija prolazaka različitih objekata i relativnih pozicija Zemlje i objekta u trenutku detekcije, došli su do zaključka da bi letelica morala da bude u stanju da ima ubrzanje od bar 3 km/s, kako bi presrela objekat unutar opsega od 3 AU udaljenosti od Sunca i preletela ga pri brzini od 100 km/s, na razdaljini od 400 km. Drugim rečima, verovatnoća uspešnog prilaska letelice objektu raste pri većim brzinama letelice, unutar opsega od 3 AU.
Doktorn Stern i njegov tim napominju da je još istraživanja potrebno, ali da ovi podaci daju dobru osnovu za misiju presretanja. Takođe, pri formulaciji ovih predloga, vođeno je računa i o ceni ovakve misije, odnosno gledalo se da budžet za celokupnu misiju bude realan i što niži.

Do Jupitera po ubrzanje

Vredno je pomena da doktor Stern u karijeri već ima uspešno presretanje NASA-ine sonde sa objektom iz Kajperovog pojasa, Arkot, ranije poznatim pod imenom Ultima Tule, u januaru 2019. godine, u okviru New Horizons misije, čiji je doktor Stern bio glavni istraživač. Sonda koja je decenijama istraživala Sunčev sistem, uspešno je proletela i uslikala ovaj udaljeni asteroid oblika Sneška Belića, sastavljen od veće i manje kugle. Doktor Stern je takođe radio i za svemirsku i aeronautičku kompaniju Blue Origin, milijardera Džefa Bezosa, i još neke privatne svemirske kompanije i neprofitne organizacije.
Osim predloga doktorna Sterna i njegovog tima, postoje i drugi predlozi za presretanje međuzvezdanih objekata koji prolaze kroz Sunčev sistem. Jedan od njih je Projekat Lira, razvijen od strane istraživača već pomenute Inicijative za međuzvezdane studije. U pitanju je studija izvodljivosti presretanja, započeta u oktobru 2017. godine, odmah nakon otkrića Oumuamue. U januaru 2022. godine, istraživači sa ovog projekta predložili su lansiranje letelice koja bi za manje-više 26 godina sustigla Oumuamuu. Letelica bi najpre letela do Jupitera, zatim izvela Obertov manevar pomoću Jupiterove gravitacije, koji bi ubrzao letelicu do brzine dovoljne da sustigne Oumuamuu, u periodu od oko naredne dve decenije. Razmatrani su i alternativni načini pogona letelice, poput laserskog jedra, osmišljenog u sklopu Breakthrough Starshot projekta, takođe sponzorisanog, poput Breakthrough Listen projekta, od strane Jurija Milnera.
Kada jednog dana neka zemaljska letelica presretne i analizira međuzvezdani objekat koji je zalutao u Sunčev sistem, to će biti kulminacija višedecenijskog promišljanja i planiranja koja će predstavljati još jedan stepenik pri usponu čovečanstva ka zvezdama, a doprinos doktora Alana Sterna i njegovog tima biće deo tog koraka.

Ivan Kremer

Kompletni tekstove sa slikama i prilozima potražite u magazinu
"PLANETA" - štampano izdanje ili u ON LINE prodaji Elektronskog izdanja
"Novinarnica"