Когда межзвездный объект (ISO) Оумуамуа появился в нашей Солнечной системе в 2017 году, он вызвал огромный интерес. Желание узнать об этом больше было сильным, но, к сожалению, не было никакой возможности сделать это. Оно пришло и ушло, и нам оставалось только размышлять, из чего оно было сделано и откуда взялось. Затем, в 2019 году, комета Борисова по стандарту ISO прибыла с кратким визитом, и нам снова пришлось задаваться вопросом об этом.
Обязательно будет больше таких ISO, пересекающих нашу Солнечную систему. Ходили разговоры о том, что в будущем будут готовы миссии для посещения одного из этих межзвездных посетителей, но для того, чтобы это произошло, нам нужно предварительное уведомление о его прибытии. Может ли обсерватория Веры Рубин сообщить нам об этом заранее?
Ни одна миссия не покидает стартовую площадку без детального планирования, а детальное планирование зависит от наблюдений. Наземные наблюдения заложили основу для наших набегов на Солнечную систему. Миссии НАСА, такие как OSIRIS-REx, Lucy и Psyche, просто невозможны без детальных наземных наблюдений, подготавливающих путь.
Вскоре начнет работу одна из наших самых мощных и уникальных обсерваторий — Обсерватория Веры Рубин. Его основным видом деятельности будет «Наследие исследования пространства и времени» (LSST). LSST будет отображать нашу Солнечную систему гораздо более подробно, чем когда-либо прежде, и будет делать это непрерывно в течение десятилетия. Обилие данных, полученных в результате этих наблюдений, принесет огромную пользу при планировании миссий и, вероятно, вдохновит на миссии, о которых мы еще не мечтали.
Наследие исследования пространства и времени, проводимое VRO, основано на 8,4-метровом широкоугольном главном зеркале обсерватории и его способности менять цели всего за пять секунд. К нему прикреплена самая большая в мире цифровая камера — 3,2-гигапиксельный гигант. VRO будет снимать все доступное ночное небо каждые несколько ночей.
Целью LSST является обнаружение переходных процессов, таких как сверхновые и гамма-всплески. Он также будет изучать темную энергию и темную материю и составит карту Млечного Пути. Но он также будет отображать небольшие объекты в нашей Солнечной системе, такие как околоземные астероиды (NEA) и объекты пояса Койпера (KBO).
«Ничто не сравнится с глубиной исследования Рубина и уровнем характеристик, которые мы получим для объектов Солнечной системы», — сказал Зигфрид Эггл, доцент Университета Иллинойса в Урбана-Шампейн и руководитель рабочей группы по внутренней Солнечной системе в рамках исследования. Рубин/LSST Сотрудничество в области науки о Солнечной системе. «Удивительно, что у нас есть возможность посещать интересные объекты и рассматривать их крупным планом. Но для этого нам нужно знать, что они существуют, и нам нужно знать, где они находятся. Вот что нам расскажет Рубин».
Трудно переоценить, насколько VRO и его LSST улучшат наше понимание Солнечной системы. Существуют и другие обзорные телескопы, такие как Pan-STARRS (Панорамный обзорный телескоп и система быстрого реагирования). Pan-STARRS обнаружил огромное количество астрономических транзиентов. Его задача — обнаруживать их и предупреждать астрономов, чтобы другие телескопы могли их наблюдать.
Pan-STARRS основан на двух телескопах с зеркалами диаметром 1,8 метра и является нашим самым эффективным детектором околоземных объектов (ОСЗ), но как только VRO заработает, он отойдет на далекое второе место.
Интересно, что VRO также обнаруживает ISO. В статье 2023 года исследователи подсчитали, что VRO будет обнаруживать до 70 межзвездных объектов каждый год. Если ВРО сможет увидеть их достаточно далеко заранее, это может дать нам время начать миссию к одному из них.
«Рубин способен дать нам время на подготовку, необходимое для запуска миссии по перехвату межзвездного объекта», — сказал Эггл. «Это синергия, которая уникальна для «Рубина» и уникальна для времени, в котором мы живем».
Неясно, сколько ISO посещает нашу Солнечную систему каждый год и будет ли их можно обнаружить. Хотя некоторые исследователи предполагают, что VRO может обнаруживать 70 случаев в год, другие говорят, что это число будет меньше. ВРО – это не волшебство. Слишком тусклые и/или слишком быстро движущиеся объекты могут ускользнуть от обнаружения. Но кажется очевидным, что LSST обнаружит некоторые ISO. Он может даже различить закономерности в их траекториях, благодаря которым их будет легче обнаружить.
По мере роста наших знаний об ISO желание посетить один из них будет расти вместе с ним. Появление Оумуамуа и Борисова показывает, что возможности будут предоставляться и дальше. Уже есть предварительные планы, как его посетить.
Перехватчик комет ЕКА предназначен для посещения долгопериодической кометы. В миссии «Перехватчик» задействованы три космических корабля, и каждый из них будет изучать комету под разными углами, предоставляя трехмерное изображение. Предварительное уведомление имеет решающее значение для миссии «Комета-перехватчик», и ЕКА особо упоминает LSST как средство, позволяющее выполнить миссию, достаточно быстро предупредив нас о соответствующей цели.
Но целью не обязательно должна быть комета. Это может быть что угодно, путешествующее по внутренней части Солнечной системы.
Уникальность Comet Interceptor в том, что он уже будет поджидать свою цель. После запуска он направится к точке Лагранжа 2 Солнце-Земля (L2). Там он выйдет на гало-орбиту и будет ждать дальнейших инструкций. ЕКА может подождать, пока VRO не обнаружит желаемую цель на правильной траектории, и они смогут активировать кометный перехватчик.
Миссия НАСА «Люси» показывает, как глубокие знания об объектах Солнечной системы позволяют выполнять эффективные миссии. Люси полагается на точные наблюдения за объектами Солнечной системы и посетит несколько астероидов, пробираясь через внутреннюю часть Солнечной системы, трижды используя Землю в качестве гравитационного вспомогательного средства. Детальное знание Солнечной системы вдохновило и позволило Люси выполнить миссию.
Кометному перехватчику или другой подобной миссии не понадобится такой сложный путь. Но, как и Люси, он будет полагаться на тщательные наблюдения, которые VRO и LSST предоставят очень подробно.
LSST не просто позволит выполнять такие миссии, как Comet Interceptor. Это вдохновит новых, которых мы пока не можем себе представить. Это потому, что мы еще не знаем, что покажет Исследование. Он может обнаружить области объектов, которые ведут себя так, как мы еще не видели, или типы объектов, сгруппированных вместе, которые остались невидимыми.
«Если вы думаете, что Рубин смотрит на пляж, вы видите миллионы и миллионы отдельных песчинок, которые вместе составляют весь пляж», — сказал Эггл. — «Там может быть область желтого песка или вулканического черного песка, а также пространство Миссия к объекту в этом регионе могла бы выяснить, чем он отличается. Часто мы не знаем, что странного или интересного, если не знаем контекст, в котором это происходит. С помощью наших нынешних телескопов мы, по сути, наблюдаем за большими валунами на пляже, — говорит Эггл, — но Рубин увеличит масштаб изображения. более мелкие песчинки».
Троянские астероиды Юпитера, которые посетит Люси, являются хорошим примером этого. Существование этого типа астероидов было предсказано еще в 1770-х годах, но первый из них не был замечен до тех пор, пока не прошло более столетия. Даже тогда никто не был уверен, что это на самом деле троянский астероид, пока не прошло почти столетие. Теперь астрономы знают, что их тысячи.
Аналогичным образом, наши знания об ISO могут стать гораздо более полными после запуска LSST. Может открыться совершенно новое окно в ISO. Астрономы могут обнаружить закономерности в их траекториях и строении, которые приведут к новому пониманию их происхождения. Если туда будет отправлена комета-перехватчик или подобная миссия, мы узнаем больше о том, как формируются планетные системы, включая нашу собственную.
Не все в нашей Солнечной системе сформировалось так, как мы видим сегодня. Некоторые тела были захвачены, например, спутник Нептуна Тритон, который, вероятно, является захваченным объектом пояса Койпера. Астрономы полагают, что весьма вероятно, что некоторые из объектов нашей Солнечной системы являются захваченными ISO. VRO и миссии, которые он вдохновляет, могут идентифицировать эти объекты.
Новые наблюдения приводят к новым вопросам и новым миссиям, призванным ответить на них. Это давняя закономерность в нашем стремлении понять природу.
Кто знает, что увидит ВРО и к каким будущим миссиям приведут его выводы?
