นักวิทยาศาสตร์ของฮาร์วาร์ดวางแผนสร้างผลกระทบมูลค่านับพันล้านดอลลาร์ต่อผู้มาเยือนระหว่างดวงดาวคนต่อไปในอวกาศ

นักดาราศาสตร์ Avi Loeb ออกแบบโครงการสำรวจอวกาศที่มหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ด มีวัตถุประสงค์เพื่อส่งยานสำรวจสกัดกั้นและชนกับเทห์ฟากฟ้าดวงถัดไปจากนอกระบบสุริยะ เป้าหมายหลักของข้อเสนอเป็นไปตามการแต่งตั้งชั่วคราวของ 4I/Rubin ความคาดหวังของนักวิจัยชี้ไปที่การค้นพบร่างกายนี้ในทศวรรษหน้า หอดูดาวรูบินซึ่งตั้งอยู่ในประเทศชิลี จะดำเนินการติดตามท้องฟ้าเพื่อระบุแนวทางดังกล่าว การดำเนินการนี้ต้องใช้งบประมาณประมาณหนึ่งพันล้านดอลลาร์

ความคิดริเริ่มนี้ใช้เป็นพื้นฐานรูปแบบการปฏิบัติงานของภารกิจ DART ขององค์การอวกาศอเมริกัน อุปกรณ์ของ NASA ไปถึงดาวเคราะห์น้อย Dimorphos ในเดือนกันยายน 2565 ด้วยความแม่นยำระดับมิลลิเมตร โครงการใหม่นี้พยายามที่จะระบุองค์ประกอบที่แน่นอนของผู้มาเยือนจักรวาลผ่านการกระแทกทางจลนศาสตร์โดยตรง นักธุรกิจและนักบินอวกาศ Jared Isaacman กลายเป็นผู้สมัครหลักในการให้ทุนสนับสนุนความพยายามทางวิทยาศาสตร์ ความร่วมมือกับภาคเอกชนจะช่วยให้สามารถพัฒนาเทคโนโลยีการขับเคลื่อนที่จำเป็นอย่างรวดเร็วเพื่อให้บรรลุเป้าหมายได้ทันท่วงที

ความสามารถในการติดตามของศูนย์ดาราศาสตร์ชิลีแห่งใหม่

หอดูดาวรูบินดำเนินงานภายใต้การประสานงานของมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติและกระทรวงพลังงานของสหรัฐอเมริกา สิ่งอำนวยความสะดวกแห่งนี้มีเครื่องมือทางแสงขั้นสูงที่สามารถบันทึกเทห์ฟากฟ้าระหว่างดวงดาวใหม่ๆ หลายสิบดวงในช่วงสิบปีข้างหน้า องค์ประกอบเหล่านี้เดินทางผ่านอวกาศด้วยความเร็วสูงมาก ความเร่งเกินขีดจำกัดการหนีจากแรงโน้มถ่วงของดวงอาทิตย์ ในบริเวณใกล้กับวงโคจรของโลก ความเร็วหลุดพ้นของดวงอาทิตย์อยู่ที่ 42.1 กิโลเมตรต่อวินาที ตัวอย่างเช่น ดาวหาง 3I/ATLAS ข้ามอวกาศด้วยความเร็วเกือบ 60 กิโลเมตรต่อวินาทีในระหว่างการเข้าใกล้

การคำนวณทางดาราศาสตร์เมื่อเร็วๆ นี้บ่งชี้ว่ามีองค์ประกอบเหล่านี้อยู่มากมายในอวกาศอย่างน่าประหลาดใจ ประชากรดาวฤกษ์ที่ก่อให้เกิด 3I/ATLAS ทำให้เกิดวัตถุใหม่ที่สามารถตรวจพบได้ที่น้อยกว่า 5 หน่วยดาราศาสตร์ทุกๆ สองปี ปริมาตรของสสารที่ถูกปล่อยออกมาบ่งชี้ว่ามีวัตถุที่คล้ายกันประมาณสิบล้านล้านวัตถุที่กำลังเคลื่อนผ่านระบบสุริยะอยู่ในขณะนี้ พื้นที่การกระจายมีตั้งแต่ดาวเคราะห์ชั้นในไปจนถึงขอบเขตของเมฆออร์ต 3I/ATLAS มีมวลมากกว่าหนึ่งร้อยล้านตัน

การก่อตัวของระบบดาวเคราะห์จะผลักก้อนน้ำแข็งขนาดใหญ่ออกไปโดยการกระจายตัวของแรงโน้มถ่วงหรือการแตกออกโดยแรงน้ำขึ้นน้ำลง องค์ประกอบที่โดดเด่นของผู้มาเยือนที่ระบุจนถึงขณะนี้มุ่งเน้นไปที่น้ำที่แข็งตัวและฝุ่นจักรวาล รังสีดวงอาทิตย์ทำให้พื้นผิวของวัตถุเหล่านี้ร้อนขึ้นในระหว่างการเข้าใกล้ กระบวนการทางกายภาพจะปล่อยลักษณะหางที่สว่างของดาวหางออกมา การเดินทางผ่านทางช้างเผือกต้องใช้เวลาหลายพันล้านปีด้วยความเร็วเหล่านี้ การผ่านระบบของเราทำให้มีโอกาสน้อยมากที่จะวิเคราะห์เศษดาวฤกษ์ที่อยู่ห่างไกล

ความผิดปกติของวงโคจรทำให้เกิดคำถามเกี่ยวกับวิถีพุ่งตรง

พฤติกรรมการโคจรของ 3I/ATLAS แสดงให้เห็นลักษณะที่ผิดปกติของวัตถุที่เคลื่อนที่ วัตถุแสดงการจัดแนวที่ไม่คาดคิดกับระนาบสุริยุปราคาของระบบของเรา วิถีโคจรมีระยะขอบเพียง 4.89 องศาเมื่อเทียบกับระนาบการโคจรของโลก จานดาวฤกษ์ทางช้างเผือกมีความเอียง 60.3 องศา เมื่อเทียบกับสุริยุปราคา นักวิจัยพิจารณาการจัดตำแหน่งที่แน่นอนดังกล่าวซึ่งเป็นผลมาจากวิถีโคจรแบบสุ่มล้วนๆ ผ่านจักรวาลที่ไม่น่าเป็นไปได้

การตรวจจับผู้มาเยือนในอนาคตด้วยการตั้งค่าทิศทางเดียวกันจะต้องมีการแก้ไขแบบจำลองทางดาราศาสตร์ในปัจจุบัน การทำซ้ำรูปแบบวงโคจรเฉพาะนี้จะบังคับให้ชุมชนวิทยาศาสตร์ประเมินสมมติฐานของวิถีที่ออกแบบโดยมนุษย์ ความอุดมสมบูรณ์ของวัตถุใกล้โลกจะเกินค่าเฉลี่ยระหว่างดาราจักรหากแหล่งกำเนิดเกี่ยวข้องกับเทคโนโลยีเป้าหมาย สถานที่ตั้งเปรียบเทียบปรากฏการณ์นี้กับการจัดกลุ่มแมลงตามธรรมชาติรอบแหล่งอาหาร ทฤษฎีนี้จำเป็นต้องมีการพิสูจน์วัสดุทันทีผ่านการสอบสวน

การตรวจสอบความผิดปกติเหล่านี้อย่างเข้มงวดอาศัยการรวบรวมข้อมูลทางกายภาพโดยตรง การสังเกตการณ์ด้วยกล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดินให้ข้อมูลที่จำกัดเกี่ยวกับการสะท้อนแสงและการปล่อยก๊าซบนพื้นผิว การไม่มีตัวอย่างทางกายภาพจำกัดข้อสรุปเฉพาะในด้านสถิติและสเปกโทรสโกปีระยะไกล การส่งยานสำรวจเฉพาะทางจะช่วยขจัดความไม่แน่นอนเกี่ยวกับลักษณะที่แน่นอนของโครงสร้างภายในของเทห์ฟากฟ้าที่กำลังเคลื่อนผ่าน

การกระแทกทางจลน์เป็นวิธีการวิเคราะห์โครงสร้างเชิงลึก

การชนแบบมีการควบคุมถือเป็นกลยุทธ์ที่มีประสิทธิภาพที่สุดในการแยกภูเขาน้ำแข็งธรรมชาติออกจากสิ่งประดิษฐ์ทางเทคโนโลยี โพรบสกัดกั้นจะจับภาพที่มีความละเอียดสูงมากในวินาทีสุดท้ายก่อนเกิดการชนกัน แบบอย่างที่กำหนดโดยภารกิจ DART ได้ตรวจสอบความถูกต้องของระบบนำทางอัตโนมัติบนเป้าหมายขนาดเล็ก เครื่องมือของยานอวกาศจะวิเคราะห์กลุ่มเมฆของเศษซากที่พุ่งออกมาทันทีหลังจากการชน กลุ่มก๊าซจะเผยให้เห็นองค์ประกอบทางเคมีที่ซ่อนอยู่ใต้เปลือกโลกของวัตถุ

ชีววิทยาโหราศาสตร์จะได้รับเครื่องมือที่ไม่เคยมีมาก่อนในการค้นหาองค์ประกอบที่เป็นพื้นฐานของชีวิต เซ็นเซอร์บนเรือจะมีความสามารถในการระบุโมเลกุลอินทรีย์ที่ซับซ้อนและลายเซ็นทางชีวภาพที่เป็นไปได้ ความแข็งของวัสดุพื้นผิวจะให้ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับกระบวนการสร้างร่างกาย การกระแทกกับโครงสร้างโลหะหรือโลหะผสมเทียมจะทำให้เกิดรูปแบบการแตกตัวที่แตกต่างอย่างสิ้นเชิงจากการกระแทกกับหินหรือน้ำแข็งที่มีรูพรุน

การวางแผนภารกิจกำหนดเกณฑ์วิธีเฉพาะสำหรับการรวบรวมข้อมูลระหว่างขั้นตอนการเข้าใกล้และทำลายอุปกรณ์อวกาศ:

• การทำแผนที่ภูมิประเทศของพื้นผิวด้วยกล้องสเปกตรัมอินฟราเรดและการมองเห็นที่มีความแม่นยำสูง
• การวัดการปล่อยคลื่นวิทยุและความแปรผันของสนามแม่เหล็กท้องถิ่นอย่างต่อเนื่องระหว่างการเข้าใกล้
• การวิเคราะห์สเปกโตรเมทริกทันทีของเศษซากที่เกิดจากการถ่ายโอนพลังงานจลน์จำนวนมหาศาล

การดำเนินโครงการขึ้นอยู่กับกรอบเวลาการดำเนินงานที่สั้นมาก การตรวจจับล่วงหน้าจะต้องเกิดขึ้นในระยะห่างระหว่างห้าถึงสิบหน่วยดาราศาสตร์จากโลก เวลาตอบสนองของทีมวิศวกรเป็นตัวกำหนดความสำเร็จของการเปิดตัว 3I/ATLAS เข้าใกล้เข้าใกล้ที่สุดเพียงหกเดือนหลังจากการสังเกตการณ์ครั้งแรกด้วยกล้องโทรทรรศน์ การสกัดกั้นเป้าหมายที่สิบหน่วยดาราศาสตร์ต้องใช้ยานพาหนะที่สามารถเดินทางด้วยความเร็วสิบกิโลเมตรต่อวินาที

ข้อจำกัดของโปรแกรมปัจจุบันและความต้องการด้านเงินทุน

องค์การอวกาศยุโรปมีโครงการคู่ขนานที่เรียกว่า Comet Interceptor การเปิดตัวอุปกรณ์ของยุโรปจะมีขึ้นในปี 2572 ยานสำรวจจะยังคงจอดอยู่ที่จุดลากรองจ์ที่สองของระบบ Earth-Sol ยานพาหนะจะรอการผ่านของดาวหางคาบยาวนานถึงสามปี ตำแหน่งทางยุทธศาสตร์ทำให้ง่ายต่อการเริ่มต้นการไล่ล่าอวกาศ ข้อจำกัดของเครื่องยนต์จำกัดความเร็วในการเคลื่อนที่เพียงหนึ่งกิโลเมตรต่อวินาที

ข้อจำกัดอันแรงผลักดันของภารกิจยุโรปทำให้ไม่สามารถไปถึงเป้าหมายที่อยู่ไกลหรือเร็วมากได้ การย้ายหน่วยดาราศาสตร์หนึ่งหน่วยใช้เวลาเดินทางห้าปีด้วยเทคโนโลยีปัจจุบันของหน่วยงานยุโรป ข้อเสนอของ Loeb สนับสนุนการพัฒนาระบบขับเคลื่อนที่ทรงพลังยิ่งขึ้นเพื่อเอาชนะอุปสรรคทางกายภาพนี้ การสนับสนุนทางการเงินจากนักลงทุนเอกชนจะช่วยเร่งการสร้างจรวดให้เหมาะสมกับภารกิจ การเริ่มดำเนินการของคอมเพล็กซ์ชิลีจะเพิ่มจำนวนเป้าหมายที่เป็นไปได้ในปีต่อ ๆ ไปด้วยวิถีโคจรและองค์ประกอบทางเคมีที่แตกต่างกัน