چگونه میتوان با دنبالهداری ملاقات کرد که هنوز کشف نشده است؟
در ماههای اخیر، شایعات زیادی درباره بازدیدکنندهی میانستارهای 3I/ATLAS مطرح شده است. بخش زیادی از این گمانهزنیها احتمالاً به دلیل دادههای کمکیفیت است؛ چرا که تاکنون مجبور بودهایم این جسم را یا از روی زمین یا در بهترین حالت، از مریخ رصد کنیم. در هر صورت، این فاصله بسیار بیشتر از چیزی است که ایدهآل به نظر میرسد. اما این احتمال وجود دارد که برای جسم میانستارهای بعدی، شرایط متفاوت باشد.
آژانس فضایی اروپا (ESA) در حال برنامهریزی برای پرتاب فضاپیمایی است که میتواند به یک بازدیدکنندهی میانستارهای جدید یا دنبالهداری برسد که برای اولین بار وارد محدودهی درونی منظومه شمسی میشود. اما با توجه به محدودیتهای مأموریت، هر جرم هدف احتمالی باید مجموعهای از شرایط را داشته باشد.
پروفسور کالین اسنودگراس از دانشگاه ادینبرو و همکارانش، در مقالهی جدیدی که ماه گذشته بهصورت پیشانتشار در پایگاه داده آرکایو منتشر شد، به بررسی امکانپذیری ملاقات نزدیک با جرمی میانستارهای پرداخته و احتمال یافتن کاندیدای مناسب در زمان منطقی پس از پرتاب فضاپیمای ESA را ارزیابی کردهاند.
«رهگیر دنبالهدار» (CI)، یک مأموریت کلاس F از آژانس فضایی اروپا است؛ بدین معنی که قرار است بهسرعت ساخته و پرتاب شود. این فضاپیما سپس در یک مدار پارکینگ در نقطه لاگرانژی L2 زمین و خورشید قرار میگیرد و در انتظار کشف نوعی جسم به نام «دنبالهدار دینامیکی جدید» میماند که برای اولین بار وارد محدودهی درونی منظومه شمسی میشود. بدین ترتیب، اگر فضاپیما واقعاً خوششانس باشد، میتواند یک جسم میانستارهای را در مسیر عبورش از منظومه شمسی رصد کند. بااینحال، احتمال وقوع این اتفاق در فاصله مناسب و زمان دقیق انتظار رهگیر دنبالهدار، بهطرز شگفتآور پایین است.
اما دنبالهدارهای دینامیکی جدید یا DNC-ها نسبتاً رایجتر هستند. مقاله اشاره میکند که از سال ۱۸۹۸ تا ۲۰۲۳ تعداد ۱۳۲ دنبالهدار از این نوع ثبت شده است؛ هرچند هرکدام ویژگیهای خاص خودشان را دارند. بسیاری از آنها بسیار کمنور هستند و تنها چند ماه یا سال قبل از رسیدن به منظومه شمسی داخلی کشف میشوند. اینجاست که مأموریت جدید دیگری به نام «پیمایش میراث فضا و زمان» (LSST) در رصدخانه ورا سی روبین وارد عمل میشود. انتظار میرود با این برنامه، تعداد بیشتری از DNC-ها نسبت به گذشته پیدا و به تیم مأموریت رهگیر دنبالهدار، هشدار کافی درمورد بررسی اهداف بالقوه مناسب داده شود.
اما حتی اگر LSST یک کاندیدای مناسب پیدا کند، هیچ تضمینی وجود ندارد که دنبالهدار هنگام نزدیکشدن به خورشید، به اندازهی کافی روشن شود. همچنین اصلاً معلوم نیست که قبل از رسیدن رهگیر دنبالهدار به فاصله کافی برای بررسی آن، دنبالهدار از هم نپاشد. با توجه به اینکه مأموریت میتواند تنها یک هدف احتمالی انتخاب کند، این عدم قطعیتها آنقدر ریسک کار را بالا میبرند که حتی حرفهایترین قماربازان نیز از تصمیمگیری بازمیمانند.
احتمال کشف دنبالهدار میانستارهای در بازه ۲ تا ۳ ساله مأموریت رهگیر دنبالهدار بهطرز شگفتآور پایین است
درنتیجه، بهتر است با استفاده از نظریه بازیها، سناریوهای ممکن را بررسی کنیم تا بهتر بدانیم هنگام انتخاب یک هدف واقعی چه انتظاری باید داشت. تجزیهوتحلیل پژوهشگران با برخی محدودیتهای پایهای مأموریت آغاز شد. اولین محدودیت، «دلتا-وی» (v∆) یا انرژی لازم برای رسیدن به دنبالهدار با توجه به محدودیتهای فضاپیما و سوخت مورد نیاز تا نقطه L2 بود. نویسندگان این مقدار را ۱٫۵ کیلومتر بر ثانیه محاسبه کردند که از نظر استاندارد مأموریتهای میانسیارهای، چندان بالا نیست.
رهگیر دنبالهدار باید دنبالهدار را در فاصله بین ۰٫۹ تا ۱٫۲ واحد نجومی (درست در اطراف مسیر مداری زمین) رهگیری کند و مهمتر از همه، برای قرارداشتن در محدودهی گذر جسم هدف، باید مسیر پروازش با صفحه دایرهالبروج تلاقی داشته باشد.
فضاپیما همچنین باید خورشید را در زاویهای بین ۴۵ تا ۱۳۵ درجه نگه دارد تا پنلهای خورشیدیاش کار کنند. و شاید مهمترین نکته، سرعت گذر از کنار دنبالهدار نباید بیشتر از ۷۰ کیلومتر بر ثانیه باشد؛ زیرا آسیب ناشی از گردوغبار میتواند کاوشگرهای کوچکی را که رهگیر دنبالهدار برای مطالعهی کمای دنبالهدار رها میکند، از بین ببرد. دنبالهدار همچنین باید مقدار مناسبی گاز تولید کند؛ نه آنقدر کم که بیاهمیت باشد و نه آنقدر زیاد که کاوشگرها را نابود کند. مقاله میگوید دنبالهدار هالی ظاهراً حد بالای مناسب برای تولید گاز باشد.
- دنبالهدار اطلس از کنار زمین گذشت؛ مقصد بعدی کجاست؟5 روز قبلمطالعه '3
- ناسا با انتشار تصاویر مورد انتظار از دنبالهدار اطلس، به شایعات پایان داد29 آبان 04مطالعه '5
نویسندگان تحلیل خود را از دو زاویه انجام دادند. اول، به بررسی علمیترین دنبالهدارها پرداختند. محدودیتها شامل بررسی فقط دنبالهدارهایی بود که در مسیر ورود به منظومه شمسی و نه خروج از آن بودند. دوم، داشتن روشنایی حدود قدر ۱۰ که بهعنوان شاخصی برای فعالیت دنبالهدار استفاده شد. پس از اعمال این معیارها، ۹ کاندیدای احتمالی باقی ماند؛ اما با بررسی دقیقتر، هیچکدام با محدودیتهای مهندسی مأموریت دستیافتنی نبودند. بیشتر آنها یا خیلی از مسیر زمین فاصله داشتند یا نیازمند دلتا-وی زیاد بودند.
درنتیجه، پژوهشگران به سراغ روشی دیگر رفتند: فیلترکردن براساس امکانپذیری ملاقات نزدیک. در عمل، این به معنای انتخاب دنبالهدارهایی بود که بتوان در محدوده دلتا-وی ۱٫۵ کیلومتر بر ثانیه به آنها رسید و همچنان معیار فعالیت را حفظ کنند. این روش سه دنبالهدار را باقی گذاشت که همگی در ۲۵ سال گذشته کشف شده بودند. جالبترین آنها C/2001 Q4 (NEAT) بود که در سال ۲۰۰۱، حدود ۲٫۵ سال قبل از رسیدن به حضیض خود کشف شد. این دنبالهدار سطح فعالیت خوبی داشت و در محدوده دلتا-وی ۱٫۵ کیلومتر بر ثانیه قابل دسترسی بود. تنها مشکل، سرعت بالای عبور ۵۷ کیلومتر بر ثانیه بود؛ یعنی کاوشگرها ممکن است آسیب ببینند و زمان جمعآوری دادهها محدود باشد.
با نگاه واقعبینانه، احتمال یافتن یک کاندیدای ایدهآل در بازه ۲ تا ۳ سالهی مأموریت رهگیر دنبالهدار زیاد نیست. درنتیجه، اپراتورهای مأموریت احتمالاً مجبور خواهند بود یک دنبالهدار «بهاندازه کافی خوب» پیدا و هر دادهای که میتوانند جمعآوری کنند. محدودیت ذاتی این نوع مأموریتها همین است که هدف نهاییشان تا پس از طراحی و پرتاب مأموریت مشخص نمیشود.
رهگیر دنبالهدار در سال ۲۰۲۹ پرتاب خواهد شد و تا آن اگر خوششانس باشد، به کمک تلسکوپ ورا روبین میتواند یک کاندیدای مناسب، شاید حتی بازدیدکنندهای میانستارهای برای ملاقات پیدا کند. در آن صورت، آن جسم میانستارهای احتمالاً با ارجاع به جسم فراخورشیدی رمان مشهور آرتور سی کلارک، «راما» نامیده خواهد شد.