Già in ottobre, l'annuncio che il primo asteroide interstellare ha scatenato una raffica di eccitazione. Da quel tempo, gli astronomi hanno condotto osservazioni di follow-up dell'oggetto noto come 1I/2017 U1 (alias 'Oumuamua) e hanno notato alcune cose piuttosto interessanti al riguardo. Per esempio, da rapidi cambiamenti nella sua luminosità, è stato determinato che l'asteroide è roccioso e metallico, e di forma piuttosto strana.

Le osservazioni dell'orbita dell'asteroide hanno anche rivelato che ha fatto il suo passaggio più vicino al nostro Sole nel settembre del 2017, ed è attualmente sulla via del ritorno nello spazio interstellare. A causa dei misteri che questo corpo racchiude, c'è chi sostiene che venga intercettato ed esplorato. Uno di questi gruppi è Project Lyra, che ha recentemente pubblicato uno studio che descrive in dettaglio le sfide e i benefici che una tale missione presenterebbe.

Lo studio, recentemente apparso online con il titolo "Project Lyra:Sending a Spacecraft to 1I/'Oumuamua (ex A/2017 U1), l'asteroide interstellare", è stato condotto dai membri dell'Iniziativa per gli studi interstellari (i4iS), un'organizzazione di volontari che si dedica a rendere i viaggi spaziali interstellari una realtà nel prossimo futuro. Lo studio è stato supportato da Asteroid Initiatives LLC, una società di prospezione di asteroidi che si dedica a facilitare l'esplorazione e lo sfruttamento commerciale degli asteroidi.

Ricapitolando, quando 'Oumuamua fu osservato per la prima volta il 19 ottobre, 2017, dagli astronomi che utilizzano il Panoramic Survey Telescope e il sistema di risposta rapida dell'Università delle Hawaii (Pan-STARRS), inizialmente si credeva che l'oggetto (allora noto come C/2017 U1) fosse una cometa. Però, osservazioni successive hanno rivelato che si trattava in realtà di un asteroide ed è stato ribattezzato 1I/2017 U1 (o 1I/`Oumuamua).

Le osservazioni di follow-up effettuate utilizzando il Very Large Telescope (VLT) dell'ESO sono state in grado di porre dei vincoli alle dimensioni dell'asteroide, luminosità, composizione, colore e orbita. Questi rivelarono che `Oumuamua misurava circa 400 metri (1312 piedi) di lunghezza, è molto allungato, e ruota sul proprio asse ogni 7,3 ore, come indicato dal modo in cui la sua luminosità varia di un fattore dieci.

Era anche determinato ad essere roccioso e ricco di metalli, e contenere tracce di toline – molecole organiche che sono state irradiate da radiazioni UV. L'asteroide ha anche un'orbita estremamente iperbolica – con un'eccentricità di 1.2 – che attualmente lo sta portando fuori dal nostro Sistema Solare. I calcoli preliminari della sua orbita indicavano anche che proveniva originariamente dalla direzione generale di Vega, la stella più brillante della costellazione settentrionale della Lira.

Dato che questo asteroide è di natura extrasolare, una missione che fosse in grado di studiarlo da vicino potrebbe sicuramente dirci molto sul sistema in cui si è formato. Il suo arrivo nel nostro sistema ha anche aumentato la consapevolezza sugli asteroidi extrasolari, una nuova classe di oggetti interstellari che gli astronomi stimano ora arrivi nel nostro sistema al ritmo di circa uno all'anno.

A causa di ciò, il team dietro Project Lyra crede che studiare 1I/`Oumuamua sarebbe un'opportunità irripetibile. Come affermano nel loro studio:

"Poiché 1I/'Oumuamua è il campione macroscopico più vicino di materiale interstellare, probabilmente con una firma isotopica distinta da qualsiasi altro oggetto nel nostro sistema solare, i ritorni scientifici dal campionamento dell'oggetto sono difficili da sottovalutare. Lo studio dettagliato dei materiali interstellari a distanze interstellari è probabilmente lontano da decenni, anche se il progetto Starshot di Breakthrough Initiatives, Per esempio, è perseguito con vigore. Quindi, una domanda interessante è se c'è un modo per sfruttare questa opportunità unica inviando un veicolo spaziale a 1I/'Oumuamua per fare osservazioni a distanza ravvicinata".

Ma certo, l'appuntamento con questo asteroide presenta molte sfide. La più ovvia è quella della velocità, e il fatto che 1I/`Oumuamua sta già uscendo dal nostro Sistema Solare. Sulla base dei calcoli dell'orbita dell'asteroide, è stato determinato che 1I/`Oumuamua sta viaggiando a una velocità di 26 km/s, che corrisponde a 95, 000 km/ora (59, 000 miglia orarie).

Nessuna missione nella storia dell'esplorazione spaziale ha viaggiato così velocemente, e le missioni più veloci fino ad oggi sono state in grado di gestire solo circa i due terzi di quella velocità. Ciò include l'astronave più veloce a lasciare il Sistema Solare (Voyager 1) e l'astronave più veloce al momento del lancio (la missione New Horizons). Quindi creare una missione in grado di raggiungerla sarebbe una grande sfida. Come ha scritto la squadra:

"Questo [è] considerevolmente più veloce di qualsiasi oggetto che l'umanità abbia mai lanciato nello spazio. Voyager 1, l'oggetto più veloce che l'umanità abbia mai costruito, ha un eccesso di velocità iperbolica di 16,6 km/s. Poiché 1I/'Oumuamua sta già lasciando il nostro sistema solare, qualsiasi veicolo spaziale lanciato in futuro avrebbe bisogno di inseguirlo".

Però, mentre proseguono affermando, affrontare questa sfida comporterebbe inevitabilmente innovazioni e sviluppi chiave nella tecnologia di esplorazione spaziale. Ovviamente, il lancio di una tale missione dovrebbe avvenire il prima possibile, data la velocità di viaggio dell'asteroide. Ma qualsiasi missione lanciata entro pochi anni non potrà trarre vantaggio dagli sviluppi tecnici successivi.

Come il famoso scrittore Paul Glister, uno dei fondatori della Fondazione Tau Zero e il creatore di Centauri Dreams, annotato sul suo sito web:

"La sfida è formidabile:1I/'Oumuamua ha un eccesso di velocità iperbolica di 26 km/s, che si traduce in una velocità di 5,5 AU/anno. Sarà oltre l'orbita di Saturno entro due anni. Questo è molto più veloce di qualsiasi oggetto che l'umanità abbia mai lanciato nello spazio".

Come tale, qualsiasi missione montata su 1I/`Oumuamua comporterebbe tre notevoli compromessi. Questi includono il compromesso tra tempo di viaggio e delta V (cioè la velocità del veicolo spaziale), il compromesso tra la data di lancio e il tempo di viaggio, e il compromesso tra la data di lancio/tempo di viaggio e l'energia caratteristica. L'energia caratteristica (C3) si riferisce al quadrato della velocità iperbolica in eccesso, o la velocità all'infinito rispetto al Sole.

Scorso, ma non meno importante, è il compromesso tra la velocità in eccesso del veicolo spaziale al momento del lancio e la sua velocità in eccesso rispetto all'asteroide durante l'incontro. È preferibile una velocità eccessiva al momento del lancio, poiché si tradurrà in tempi di viaggio più brevi. Ma un'elevata velocità in eccesso durante l'incontro significherebbe che il veicolo spaziale avrebbe meno tempo per condurre misurazioni e raccogliere dati sull'asteroide stesso.

Con tutto ciò che ha rappresentato, il team prende quindi in considerazione varie possibilità per creare un veicolo spaziale che si basi su un sistema di propulsione impulsivo (cioè uno con una spinta di durata sufficientemente breve). Inoltre, presumono che questa missione non implichi alcun sorvolo planetario o solare, e volerebbe direttamente a 1I/`Oumuamua. Da questa, vengono stabiliti alcuni parametri di base che poi vengono delineati.

"Riassumere, la difficoltà di raggiungere 1I/'Oumuamua è funzione di quando lanciare, l'eccesso di velocità iperbolica, e la durata della missione, " indicano. "I futuri progettisti di missioni avrebbero bisogno di trovare compromessi appropriati tra questi parametri. Per una data di lancio realistica tra 5 e 10 anni, l'eccesso di velocità iperbolico è dell'ordine di 33 fino a 76 km/s con un incontro a una distanza ben oltre Plutone (50-200 AU)."

Scorso, ma non meno importante, gli autori considerano varie architetture di missione che sono attualmente in fase di sviluppo. Questi includono quelli che darebbero la priorità all'urgenza (cioè il lancio entro pochi anni), come lo Space Launch System (SLS) della NASA, che secondo loro semplificherebbe la progettazione della missione. Un altro è il Big Falcon Rocket (BFR) di SpaceX, che secondo loro potrebbe consentire una missione diretta entro il 2025 grazie alla sua tecnica di rifornimento nello spazio.

Però, questi tipi di missioni richiederebbero anche un sorvolo di Giove per fornire un aiuto gravitazionale. Guardando a tecniche più a lungo termine, che metterebbe in risalto le tecnologie più avanzate, considerano anche la tecnologia a vela solare. Questo è esemplificato dal concetto Starshot di Breakthrough Initiatives, che fornirebbe flessibilità alla missione e la capacità di reagire rapidamente a futuri eventi imprevisti.

Sebbene questo approccio comporterebbe l'attesa, possibilità di futuri incontri con un asteroide interstellare, consentirebbe una risposta rapida e una missione che potrebbe eliminare gli aiuti gravitazionali. Potrebbe anche consentire un concetto di missione particolarmente attraente, che consiste nell'inviare minuscoli sciami di sonde all'incontro con l'asteroide. Sebbene ciò comporterebbe investimenti significativi, il valore dell'infrastruttura giustificherebbe la spesa, essi sostengono.

Alla fine, il team ha stabilito che sono necessarie ulteriori attività di ricerca e sviluppo, che sottoscrive l'importanza del Progetto Lyra. Come hanno concluso:

"[Una] missione verso l'oggetto estenderà il confine di ciò che è tecnologicamente possibile oggi. Una missione che utilizzi un sistema di propulsione chimica convenzionale sarebbe fattibile utilizzando un sorvolo di Giove per assistere la gravità in un incontro ravvicinato con il Sole. Dati i materiali giusti, potrebbero essere utilizzate la tecnologia delle vele solari o le vele laser... Il lavoro futuro all'interno del Progetto Lyra si concentrerà sull'analisi più dettagliata dei diversi concetti di missione e delle opzioni tecnologiche e sulla selezione di 2 - 3 concetti promettenti per un ulteriore sviluppo".

È un assioma secolare che le sfide scoraggianti sono essenziali per l'innovazione e il cambiamento. Nel rispetto, la comparsa di `Oumuamua nel nostro Sistema Solare ha stimolato l'interesse nell'esplorazione degli asteroidi interstellari. E anche se l'opportunità di esplorare questo asteroide potrebbe non essere possibile nei prossimi anni, l'arrivo di futuri intrusi rocciosi nel nostro Sistema potrebbe essere semplicemente raggiungibile.