Комета 3I/ATLAS прошла ближайшую к Земле точку, а это значит, что вскоре мы навсегда потеряем её из виду. Некоторые ученые хотят отправить космический аппарат, чтобы догнать эту инопланетную комету — или следующий межзвездный объект.
Мы наблюдали, как она стремительно перемещается по Солнечной системе, используя самые мощные телескопы в истории человечества. Мы изучали её свет с помощью зондов, вращающихся вокруг Солнца, и роботов, застрявших на Марсе. Бесчисленное множество глаз наблюдало за её ближайшим сближением с Землёй 19 декабря — и всё же, несмотря на всё это, межзвёздная комета 3I/ATLAS остаётся не более чем размытым пятном газа, окутанным тайной.
С момента её открытия в начале июля комета 3I/ATLAS изучалась с большим энтузиазмом, чем практически любой другой небесный объект за последнее время. Тем не менее, несмотря на всю свою известность, о ней многое остается неизвестным. Происхождение кометы, находящейся где-то далеко в нашей галактике, возможно, никогда не будет установлено. Ее истинный возраст, размер, состав и форма также плохо определены.
Но как мы можем узнать больше об этом инопланетном пришельце — или, тем более, о следующем — если мы уже изучаем его всеми доступными нам средствами?
Некоторые учёные предлагают смелое решение: мы должны «перехватить» его с помощью космического аппарата. Это не только поможет нам лучше понять его ключевые характеристики, но и позволит сфотографировать его поверхность и, возможно, собрать первые в истории межзвёздные образцы, которые помогут выяснить, как формируются экзопланеты, насколько распространён наш тип Солнечной системы и, может быть, даже помогут ответить на вопрос, одиноки ли мы во Вселенной.
«У нас есть только один шанс увидеть этот объект, а потом он исчезнет навсегда, — сказал порталу Live Science Дэррил Селигман, астроном из Мичиганского государственного университета и ведущий автор первой статьи о 3I/ATLAS. — Поэтому нам нужно получить как можно больше информации от всех наших обсерваторий».
Пришельцы-захватчики
1 июля астрономы из системы предупреждения о столкновении астероидов с Землёй (ATLAS) сообщили, что заметили загадочный объект, который движется к нам из-за Юпитера со скоростью более 210 000 км/ч. ATLAS, которая автоматически сканирует небо с помощью телескопов на Гавайях, в Чили и Южной Африке, искала потенциальные угрозы для Земли. Но обнаружила нечто совершенно иное.
Менее чем через 24 часа НАСА подтвердило, что стремительно движущийся луч света — это межзвездный объект, инопланетный астероид или комета, возникшая за пределами Солнечной системы, — и назвало его 3I/ATLAS. Это было лишь третье обнаружение межзвездного объекта в нашей Солнечной системе после аномального космического камня «Оумуамуа» в 2017 году и кометы 2I/Борисов в 2019 году.
Несмотря на быстрое распространение необоснованных теорий о том, что объект может быть инопланетным зондом, ранние наблюдения подтвердили, что 3I/ATLAS — это комета, потенциально самая старая из когда-либо наблюдавшихся, которая, вероятно, возникла в «пограничной» области Млечного пути.
Межзвёздные гости, подобные этому, вызывают большой интерес у астрономов, поскольку это одна из немногих возможностей исследовать соседние звездные системы, для чего потребовались бы целые поколения и изобретение научно-фантастических технологий на борту космического аппарата.
«Изозонально значимые объекты — это реликты формирования планет, поэтому изучение этих объектов и сравнение их с тем, что мы имеем ближе к нам, [может] дать интересное представление о том, как формировались другие планетные системы в галактике», — сообщил порталу Live Science Педро Бернардинелли, планетолог из Института DiRAC при Вашингтонском университете.
Но наши наземные обсерватории и даже орбитальные космические аппараты, такие как космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST), могут предоставить нам лишь очень приблизительную информацию, например, о размере, форме и составе. Чтобы действительно раскрыть секреты ISO, нам нужно будет приблизиться гораздо ближе — возможно, даже настолько близко, чтобы захватить фрагмент.
Сделать это будет непросто, но, учитывая ценные сведения, которые это может раскрыть о звездных системах за пределами нашей, это будет стоить затраченных усилий, говорят эксперты.
«Каждая из этих ISO — это маленький кусочек легкодоступного плода с дерева, который может многое рассказать нам о деревьях, растущих в каком-то другом районе», — ранее заявил Live Science Уэсли Фрейзер, астроном из Национального исследовательского совета Канады.
В погоне
Но время, чтобы поймать эту стремительно летящую комету, быстро приближается. 3I/ATLAS сейчас достигает своей ближайшей точки к Земле, на расстоянии около 168 миллионов миль (270 миллионов км). Оттуда он быстро удалится от нас и, вероятно, окажется за пределами Нептуна в течение следующего года.
Поскольку сейчас уже слишком поздно перехватывать 3I/ATLAS во внутренней части Солнечной системы, большинство исследователей сходятся во мнении, что сейчас существует только один жизнеспособный вариант изучения этого объекта: преследовать его, когда он покинет Солнечную систему.
Для этого космическому аппарату потребуется выполнить так называемые «маневры Оберта», когда зонд гравитационно перемещается вокруг массивных объектов, таких как Солнце, чтобы набрать достаточную скорость для того, чтобы догнать и перехватить межзвездный объект в определенной точке вдоль его прогнозируемой траектории.
Эта идея была впервые предложена в 2022 году для того, чтобы догнать первый известный межзвездный объект, «Оумуамуа». План, получивший название «Проект Лира», предусматривал запуск зонда в 2028 году, который перехватил бы и исследовал этот объект после выполнения маневра Оберта вокруг Юпитера.
Однако у этого метода преследования есть огромный недостаток: учёным придётся ждать десятилетия, пока поступят данные. Например, если бы проект «Лира» запустил космический аппарат в 2030 году, он бы не перехватил Оумуамуа раньше 2052 года, — рассказал Live Science Адам Хибберд, исследователь из британской некоммерческой организации «Инициатива межзвёздных исследований» (I4IS), работавший над проектом «Лира».
Пока проект «Лира» не вышел за рамки стадии планирования, что делает запуск в 2028 году крайне маловероятным, но проект всё ещё мог бы достичь Оумуамуа, если бы был запущен в 2030 или 2033 году, — сказал Хибберд. Это означает, что у нас, вероятно, ещё было бы достаточно времени, чтобы преследовать 3I/ATLAS, если бы мы этого захотели.
Будущие методы движения, такие как солнечный парус, могли бы значительно сократить время полёта для подобных миссий с десятилетий до нескольких лет, добавил он. Но до того, как эти технологии станут реальностью, ещё десятилетия.
Игра в «прятки»
Но, учитывая, что 3I/ATLAS будет очень трудно догнать, некоторые астрономы утверждают, что нам не стоит тратить время на его поиски. Вместо этого нам следует подготовиться к перехвату следующего интересного ISO.
Запустив космический аппарат-перехватчик и разместив его в гравитационно стабильном положении вокруг Земли, известном как точка Лагранжа, мы могли бы, теоретически, быть готовы быстро перехватить пролетающий мимо объект, утверждают они.
Эта идея, также впервые предложенная в 2022 году, получила название подхода «прятки». Однако, в отличие от проекта «Лира», она гораздо ближе к реализации.
Европейское космическое агентство (ESA) готовит миссию Comet Interceptor, запуск которой в настоящее время запланирован на 2029 год, на борту той же ракеты, что и космический телескоп Ariel, сообщил Колин Снодграсс, астроном из Эдинбургского университета в Шотландии, специализирующийся на кометах и являвшийся заместителем руководителя проекта по подготовке предложения о данной миссии.
Зонд Comet Interceptor не предназначен специально для поиска межзвездных объектов. Вместо этого он разработан для поиска непериодических комет, таких как комета Леммона, которая в последние месяцы была видна на ночном небе вместе с 3I/ATLAS. Эти кометы приближаются к Солнцу каждые несколько сотен или тысяч лет и имеют плохо определенные орбиты вокруг Солнца.
Когда исследователи ЕКА обнаружат комету, до которой можно дотянуться, они «запустят ракеты, займут нужное место в космосе, чтобы пересечь траекторию кометы и совершить быстрый пролет, пролетая мимо кометы и собирая как можно больше данных», — рассказал Снодграсс изданию Live Science.
И хотя миссия не предназначена для изучения межзвездных объектов, проект будет идеально расположен для их перехвата.
«Вся научная группа единодушна в том, что если появится межзвездный объект, мы не упустим эту возможность», — сказал Снодграсс.
Главное преимущество подхода «прятки» заключается в том, что нам не пришлось бы ждать десятилетия, пока зонд догонит свою цель. Кроме того, мы достигли бы её в наиболее подходящий момент для изучения. Это связано с тем, что межзвездные кометы, такие как 3I/ATLAS, поглощают больше солнечной радиации, находясь во внутренней части Солнечной системы, что, в свою очередь, означает, что они излучают больше света, газа и пыли, давая нам больше шансов узнать об их составе.
Однако миссия «прятки» может не охватить все интересующие нас объекты. Например, зонд ESA Comet Interceptor вряд ли достиг бы 3I/ATLAS, если бы он находился на орбите, когда комета была впервые обнаружена, потому что комета была слишком далеко от нас, как показало недавнее исследование Снодграсса и других.
Курс на столкновение
Главным ограничением как миссий преследования, так и миссий пряток является то, что объекты ISO движутся слишком быстро, чтобы соответствующие космические аппараты могли двигаться рядом с ними или сближаться с ними.
Это делает «практически невозможным» прямое получение образцов с поверхности объектов зондами, как это делало НАСА во время своей миссии OSIRIS-REx, в рамках которой в 2020 году зонд успешно посадил астероид Бенну и собрал образцы, которые впоследствии были доставлены на Землю, сказал Хибберд. Из-за ограниченности топлива также маловероятно, что эти образцы можно будет легко доставить на Землю, особенно во время миссии-преследователя, добавил он.
Однако существует третий вариант, который может дать ценные межзвездные образцы: метод «удара».
Подобно миссии НАСА Double Asteroid Redirection Test (DART), которая успешно отклонила астероид Диморфос после столкновения с ним в 2022 году, зонд-перехватчик также может быть отправлен для столкновения с межзвездным объектом, предположил Хибберд. Хотя этот зонд будет уничтожен, второй космический аппарат может быть развернут для анализа поля обломков и, возможно, даже для сбора оставшихся фрагментов инопланетного объекта, добавил он.
Однако для осуществления миссии по столкновению с астероидом необходимо преодолеть серьёзные технические трудности. Во-первых, астероиды движутся гораздо быстрее, чем объекты Солнечной системы, такие как Диморфос, а это значит, что их сложнее разбить. Во-вторых, этот метод, вероятно, сработает только с астероидами, а не с кометами, которые имеют твёрдую ледяную оболочку. И в-третьих, столкновение может случайно отправить обломки на траекторию столкновения с Землёй, как это произошло с аппаратом DART. В результате большинство экспертов, опрошенных Live Science, включая Хибберда, сошлись во мнении, что попытка осуществить миссию по столкновению с астероидом, вероятно, слишком рискованна, пока не будут проведены дополнительные исследования по этому вопросу.
Идеальная миссия
Если бы деньги не были проблемой, мы могли бы рассмотреть все эти варианты. Но если у такого агентства, как НАСА, есть бюджет только на одну подобную миссию, какую из них следует выбрать?
Миссия-преследователь позволила бы астрономам нацелиться на конкретный объект, который они точно хотят изучить, в то время как миссия-прятка была бы ограничена объектами, которые случайно пролетели поблизости. С другой стороны, миссия-прятка могла бы надежно предсказывать местоположение объектов во внутренней части Солнечной системы, тогда как метод преследователя был бы нацелен на объекты в темной, более хаотичной внешней части Солнечной системы, где их было бы сложнее найти и сфотографировать, сказал Снодграсс.
Еще одна проблема заключается в том, что сигналы от более удаленной миссии-преследователя будут передаваться и приниматься дольше, поэтому операторы миссии не смогут отслеживать и корректировать пролет ISO в режиме реального времени или легко устранять технические неполадки — с этой проблемой сталкивается НАСА со своими удаленными зондами Voyager, сказал Снодграсс.
Есть также вопрос денег. По словам Хибберда, проект «Лира», вероятно, обойдется примерно в ту же сумму, что и миссия НАСА «Новые горизонты», которая пролетела мимо Плутона в 2015 году и стоила не менее 700 миллионов долларов. Между тем, бюджет миссии ЕКА «Перехватчик комет» составляет около 150 миллионов долларов, сказал Снодграсс.
В результате большинство исследователей, опрошенных Live Science, сошлись во мнении, что перехватчик, использующий тактику «пряток», вероятно, будет лучшим способом изучения межзвездной аномалии вблизи.
Но если мы в итоге выберем этот метод, как нам следует спроектировать получившийся космический аппарат, чтобы максимизировать его шансы на сбор полезных данных?
Хотя аппарат ESA Comet Interceptor относительно недорог, специализированная миссия ISO по созданию перехватчика — с большим бюджетом — позволила бы нам запустить более быстрый зонд, способный нести больше топлива и, следовательно, преодолевать большие расстояния. Однако аппарат не обязательно должен быть навороченным.
По словам Снодграсса, «довольно упрощенного» зонда с приличной камерой и несколькими спектрографами, способными анализировать свет, излучаемый различными газами, было бы более чем достаточно для сбора достаточных данных во время любого пролета.
Если бы зонд перехватывал комету, а не астероид, его можно было бы оснастить устройством для улавливания пылинок из комы или хвоста кометы во время сверхблизкого сближения, как это сделал зонд НАСА «Stardust» с кометой «Comet Wild 2» в 2004 году.
Предполагая, что перехватчик не исчерпал свои запасы топлива и может быть возвращен на Землю, это может быть единственным надежным способом получить доступ к межзвездным образцам, сказал Снодграсс.
Перехватывать или не перехватывать
Как только «идеальный» перехватчик окажется в районе Земли, исследователям придется выбрать, какой межзвездный перехватчик будет преследовать. И поскольку любой космический аппарат вряд ли будет многоразовым, у него может быть только один шанс выбрать правильную цель.Вскоре у нас может появиться огромный выбор. Межзвездные перехватчики могут быть гораздо более распространены, чем мы думаем. «В Солнечной системе, вероятно, прямо сейчас существуют тысячи других ISO-объектов, — сказал Фрейзер. — Мы просто не можем их увидеть, потому что они слишком тусклые, слишком далеко и движутся слишком быстро».
Но благодаря недавно введенной в эксплуатацию обсерватории имени Веры К. Рубин в Чили, предназначенной для обнаружения большего количества малых и тусклых объектов во внешней части Солнечной системы, мы, вероятно, обнаружим гораздо больше межзвездных астероидов в ближайшие десятилетия и, что более важно, обнаружим их гораздо раньше на их пути к нам, что даст нам больше шансов на их изучение.
Первое, что следует рассмотреть, это выбор между астероидом и кометой. Поскольку кометы становятся более активными вблизи Солнца и представляют собой наиболее вероятный путь для сбора межзвездных образцов, они, вероятно, будут иметь приоритет, сказал Снодграсс.
Следующим фактором будет расстояние цели от Земли. Как мы уже видели, аппарат ESA Comet Interceptor, возможно, испытывал трудности с достижением 3I/ATLAS на своем пути через внутреннюю часть Солнечной системы. Поэтому, возможно, стоит подождать межзвездный астероид, находящийся на благоприятной траектории относительно Земли.