Arme, dumme Menschlichkeit.
Früher dachten wir, wir seien der Mittelpunkt von allem. Das ist noch gar nicht so lange her, und obwohl wir enorme Fortschritte in unserem Verständnis unserer Situation hier im Weltraum gemacht haben, haben wir immer noch riesige blinde Flecken.
Zum einen erwachen wir erst jetzt zur Realität interstellarer Objekte, die unser Sonnensystem passieren.
Im Jahr 2017, Oumuamua kam für einen kurzen Besuch und wurde als interstellares Objekt bestätigt. Es wird nie zurückkehren und eine Ewigkeit damit verbringen, durch das Universum zu reisen.
Dann entdeckten wir vor einigen Monaten unseren ersten interstellaren Kometen. Ein Amateurastronom – und Teleskopingenieur – auf einer Sternenparty entdeckte es und es wurde nach ihm benannt. Sein Name war Gennadij Borisov , und es heißt jetzt Komet 2L/Borisov . Ziemlich cool.
Gennady Borisov, der in Naunchniy nahe der Krim-Sternwarte in der Ukraine lebt, entdeckte am 8. Juli den Kometen C/2013 N4. Er ist hier mit seinen beiden Teleskopen zu sehen. Bildnachweis: Oleg Bruzgalov
Aber diese Objekte sind schwer zu studieren. Sie tauchen auf und gehen schnell. Insbesondere der Komet Borisov reiste sehr schnell, mit 32,2 km/s (20 mp/s) relativ zur Sonne, als er in unser Sonnensystem einflog.
Wie wäre es also, ein Raumschiff zu einem dieser interstellaren Besucher zu schicken?
„Wir müssten schnell da sein, und aktuelle Antriebstechnologien sind ein limitierender Faktor.“
Richard Linares, Ass’t Professor, Department of Aeronautics and Astronautics (AeroAstro) am MIT
Darüber hat sich Richard Linares, Assistenzprofessor am Department of Aeronautics and Astronautics (AeroAstro) am MIT, Gedanken gemacht. Er hat eine Idee.
Er entwickelt eine Idee für eine „dynamische Orbitalschleuder für Rendezvous mit interstellaren Objekten“. Jetzt mischt sich die NASA ein. Die Innovative fortschrittliche Konzepte der NASA (NIAC)-Programm fördert „innovative Luft- und Raumfahrtkonzepte, die zukünftige Missionen ermöglichen und transformieren könnten“. Jetzt hat das NIAC den Forschungsvorschlag von Linares für die Finanzierung der ersten Phase ausgewählt.
NIAC ist in Weltraumforschungskreisen eine bekannte Einrichtung. Sie haben Studien zu Dingen finanziert wie Weltraumsonden mit leichtem Nuklearantrieb , Probenrücknahmesysteme für extreme Umgebungen , zu Pluto-Orbiter und -Lander angetrieben von Direct Fusion Drive und Dutzende andere .
In einem Pressemitteilung vom MIT sagte Linares: „Es gibt viele grundlegende Herausforderungen bei der Beobachtung von ISOs von der Erde aus – sie sind normalerweise so klein, dass das Licht der Sonne sie auf eine bestimmte Weise beleuchten muss, damit unsere Teleskope sie überhaupt erkennen können.“
Nicht nur das Licht ist ein Problem, sondern auch die Geschwindigkeit der Objekte.
„Und sie reisen so schnell, dass es schwierig ist, in dem kleinen Zeitfenster, das wir haben, an einem Strang zu ziehen und eine Mission von der Erde aus zu starten, bevor sie vorbei ist“, fuhr Linares fort. „Wir müssten schnell da sein, und aktuelle Antriebstechnologien sind ein limitierender Faktor.“
Was ist also seine dynamische Orbitalschleuder und wie würde sie funktionieren?
„Zum ersten Mal konnten wir empfindliche Messungen der Massenzusammensetzung anderer Sonnensysteme erhalten.“
Benjamin Weiss, MIT Department of Earth, Atmospheric and Planetary Sciences
Die Idee dreht sich um Sonnensegel . Sonnensegel sind ein Antrieb, der auf dem Sternendruck oder dem Druck von Photonen von der Sonne basiert. Durch die Verwendung eines dünnen, leichten, reflektierenden Materials zum Auffangen dieser Protonen, ähnlich wie das Segel eines Segelboots den Wind auffängt, können Raumfahrzeuge durch den Weltraum getrieben werden. Schauen Sie sich die der Planetary Society an Lichtsegel 2 Raumschiff zum Beispiel.
Solarsegel haben ihre Grenzen. Sie sind bei sehr leichten Raumfahrzeugen effektiv. Aber auch ein leichtes Raumschiff ist Teil des Konzepts von Linares.
Das Konzept von Linares würde eine Flotte von statischen Satelliten an den Rändern unseres Sonnensystems sehen. Sie hätten ein sehr niedriges Verhältnis von Masse zu Segelfläche. Selbst an den Rändern unseres Sonnensystems gibt es genug Sonnenlicht, um ein Sonnensegel-Raumschiff anzutreiben, solange das Segel groß genug und die Masse des Raumschiffs klein genug ist.
Diese Wächterflotte würde ihre Position beibehalten, bis wir eine ankommende ISO entdecken. Linares nennt sie Statite, und da sie stationär sind, hat ihr Anfangszustand null Geschwindigkeit. Das ist ein Teil des Tricks, und laut einer Pressemitteilung würde die im Sonnensegel gespeicherte Energie nach der Freisetzung die Anziehungskraft der Sonne nutzen, um den Statite in einer freien Fallbahn in Richtung ISO zu schleudern, damit er aufholen kann. ”
Wenn die Dinge gut liefen, könnte das Raumschiff dann einen Nanosatelliten in die Umlaufbahn des ISO schicken und seine Sensoren darauf trainieren. Das Hauptraumfahrzeug müsste nicht langsamer werden, was die Mission enorm erschweren würde.
„Vorbeiflug-Missionen sind in der Regel einfacher, da Sie nicht langsamer werden müssen – Sie fliegen am Objekt vorbei und versuchen, in diesem Fenster so viele Bilder wie möglich aufzunehmen“, sagt Linares. „Eine Rendezvous-Mission ist schwieriger, weil Sie die Geschwindigkeit des Objekts verlangsamen und anpassen müssen, damit Sie eine Weile bei ihm bleiben können. Aber je länger Sie sich in der Nähe des interstellaren Objekts aufhalten können, desto mehr Daten können Sie sammeln. Gute Wissenschaft passiert aus nächster Nähe.“
Um die beste Abdeckung unseres Sonnensystems zu gewährleisten, stellt sich MIT-Assistenzprofessor Richard Linares eine Konstellation von „Statiten“ vor, die kommunizieren und zusammenarbeiten und nur den Statite in der optimalen Position aktivieren, um erfolgreich an einem interstellaren Objekt vorbeizufliegen oder sich mit ihm zu treffen. Andere Statites in der Konstellation können weiterhin auf das Erscheinen der nächsten ISO warten. Bildquelle: Richard Linares, MIT.
Linares steht nicht allein hinter diesem Konzept. Es sind drei weitere Forscher beteiligt, darunter Damon Landau vom JPL. Das Team nimmt sich neun Monate Zeit, um an seinem Konzept zu arbeiten. Sie müssen verstehen, ob es tatsächlich machbar ist oder nicht, und sie müssen ihr Konzept konkretisieren.
Ob dieses Konzept Früchte tragen könnte oder nicht, der wissenschaftliche Wert des Studiums und der ISO aus nächster Nähe steht außer Frage.
„Das Studium eines interstellaren Körpers aus der Nähe würde unser Verständnis der Planetenentstehung und -entwicklung revolutionieren“, sagte Teammitglied Benjamin Weiss vom Department of Earth, Atmospheric and Planetary Sciences am MIT. „Zum ersten Mal konnten wir empfindliche Messungen der Massenzusammensetzung anderer Sonnensysteme erhalten. Wir könnten auch lernen, wie schnell und wie häufig Objekte zwischen Sonnensystemen durchwandern, was uns die Machbarkeit der interstellaren Übertragung von Leben aufzeigt.“
Eine Illustration des Light Sail 2-Fahrzeugs mit seinen ausgefahrenen Solarsegeln. Light Sail 2 ist wahrscheinlich das bekannteste Sonnensegel-Raumschiff. Bildquelle: Josh Spradling / The Planetary Society
NIAC hat das Konzept für Phase One, eine neunmonatige Studie zur Bestimmung der Rentabilität, genehmigt. Wenn das gut läuft, kann NIAC eine weitere Phase-Zwei- und dann eine Phase-Dritte-Studie genehmigen. Das würde dem Team mehr Zeit geben, das Konzept zu entwickeln.
NIAC-Auszeichnungen sind ein heikles Geschäft. Einige Ideen mögen zunächst abwegig klingen, daher kann es eine schmale Grenze zwischen förderbar und nicht förderbar geben. Wäre die Apollo-Mission zum Mond unter NIAC finanziert worden? Das ist ein lustiges Was-wäre-wenn-Gedankenexperiment.
„Einen NIAC-Preis wie diesen zu gewinnen, ist sehr prestigeträchtig, aber auch sehr schwierig, da der Antragsteller auf einem schmalen Grat gehen muss zwischen einer innovativen Idee, die fast wie Science-Fiction klingt und gleichzeitig auf echter Physik basiert“, sagt Olivier de Weck, Professor für Luft- und Raumfahrt sowie für Ingenieursysteme am MIT. „Professor Linares und seine Kollegen haben dies perfekt gemacht, und dieses Konzept wird das Studium von ISOs auf eine noch nie dagewesene Weise ermöglichen, indem es im Wesentlichen die beiden wichtigsten Dinge, die wir von unserer Sonne erhalten, auf neue Weise ausbalanciert: Schwerkraft und Strahlung.“
Es gab einige wissenschaftliche Untersuchungen zu Oumuamua und dem Kometen Borisov. Aber es war nicht viel Zeit.
Vor etwa einem Monat haben zwei Wissenschaftler ein Papier veröffentlicht auf Oumuamua. Sie zeigten, dass es aus seinem Heimatsonnensystem herausgeschleudert worden sein könnte, nachdem sein Mutterkörper durch Gezeitenfragmentierung auseinandergerissen worden war.
Ebenfalls im April 2020 zeigte ein weiteres Papier, dass sich Komet 2L/Borisov in einer sehr kalten Umgebung gebildet hat. Dieses Papier zeigten, dass Borisov viel mehr Kohlenmonoxid enthielt als Kometen aus unserem eigenen Sonnensystem.
Ein Hubble-Bild des Kometen 2IBorisov vom Oktober 2019. Bildnachweis: Von NASA, ESA und D. Jewitt (UCLA) – https://imgsrc.hubblesite.org/hvi/uploads/image_file/image_attachment/31897/STSCI-H- p1953a-f-1106×1106.png, Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=83146132
Aber dies sind nur verlockende Hinweise auf die Natur interstellarer Objekte.
Wir sind im Nachteil, wenn wir diese ISOs studieren, weil sie so schnell kommen und gehen. Wenn Linares und sein Team einen Weg finden, sie zu studieren, dann sollten wir es tun. Klingt nicht nach einem enorm teuren Angebot.
Wenn wir unsere aktuelle Technologie nutzen können, um diese Fremdkörper besser zu verstehen, werden wir mehr über andere Sonnensysteme erfahren und wie unterschiedlich – oder ähnlich – sie sein könnten.
Und dann werden wir viel weniger dumm sein.
Mehr:
- Pressemitteilung: Um einen interstellaren Besucher zu fangen, verwenden Sie eine solarbetriebene Weltraumschleuder
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