Tillbaka i oktober, tillkännagivandet att den första interstellära asteroiden utlöste en ström av spänning. Sen den tiden, astronomer har gjort uppföljande observationer av objektet känt som 1I/2017 U1 (alias 'Oumuamua) och noterat några ganska intressanta saker om det. Till exempel, från snabba förändringar i dess ljusstyrka, det har fastställts att asteroiden är stenig och metallisk, och ganska konstigt formad.

Observationer av asteroidens omloppsbana har också avslöjat att den gjorde sitt närmaste pass till vår sol redan i september 2017, och den är för närvarande på väg tillbaka till det interstellära rymden. På grund av de mysterier som denna kropp rymmer, det finns de som förespråkar att det avlyssnas och utforskas. En sådan grupp är Project Lyra, som nyligen släppte en studie som beskriver utmaningarna och fördelarna med ett sådant uppdrag.

Studien, som nyligen dök upp online under titeln "Project Lyra:Sending a Spacecraft to 1I/'Oumuamua (tidigare A/2017 U1), den interstellära asteroiden", genomfördes av medlemmar i Initiative for Interstellar Studies (i4iS) – en frivilligorganisation som är dedikerad till att göra interstellära rymdresor till verklighet inom en snar framtid. Studien stöddes av Asteroid Initiatives LLC, ett asteroidprospekteringsföretag som är dedikerat till att underlätta utforskning och kommersiell exploatering av asteroider.

För att sammanfatta, när 'Oumuamua först observerades den 19 oktober, 2017, av astronomer som använder University of Hawaiis Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System (Pan-STARRS), föremålet (då känt som C/2017 U1) troddes från början vara en komet. Dock, efterföljande observationer avslöjade att det faktiskt var en asteroid och den döptes om till 1I/2017 U1 (eller 1I/`Oumuamua).

Uppföljningsobservationer som gjordes med ESO:s Very Large Telescope (VLT) kunde sätta begränsningar på asteroidens storlek, ljusstyrka, sammansättning, färg och omloppsbana. Dessa avslöjade att 'Oumuamua mätte cirka 400 meter (1312 fot) lång, är mycket långsträckt, och snurrar på sin axel var 7,3:e timme – vilket framgår av hur ljusstyrkan varierar med en faktor tio.

Den var också fast besluten att vara stenig och metallrik, och att innehålla spår av toliner – organiska molekyler som har bestrålats av UV-strålning. Asteroiden har också en extremt hyperbolisk bana – med en excentricitet på 1,2 – som för närvarande tar ut den ur vårt solsystem. Preliminära beräkningar av dess omloppsbana indikerade också att den ursprungligen kom från Vegas allmänna riktning, den ljusaste stjärnan i den norra stjärnbilden Lyra.

Med tanke på att denna asteroid är extra-solär till sin natur, ett uppdrag som skulle kunna studera det på nära håll skulle säkert kunna berätta en hel del om det system i vilket det bildades. Dess ankomst till vårt system har också ökat medvetenheten om asteroider utanför solen, en ny klass av interstellära objekt som astronomer nu uppskattar kommer till vårt system med en hastighet av ungefär ett per år.

På grund av detta, teamet bakom Project Lyra tror att att studera 1I/`Oumuamua skulle vara en gång i livet. Som de säger i sin studie:

"Eftersom 1I/'Oumuamua är det närmaste makroskopiska provet av interstellärt material, troligen med en isotopsignatur som skiljer sig från något annat objekt i vårt solsystem, de vetenskapliga resultaten från provtagningen av objektet är svåra att underskatta. Detaljerade studier av interstellära material på interstellära avstånd är sannolikt decennier bort, även om Breakthrough Initiatives Project Starshot, till exempel, eftersträvas kraftfullt. Därav, en intressant fråga är om det finns ett sätt att utnyttja denna unika möjlighet genom att skicka en rymdfarkost till 1I/'Oumuamua för att göra observationer på nära håll."

Men självklart, Att träffas med denna asteroid innebär många utmaningar. Det mest uppenbara är hastigheten, och det faktum att 1I/`Oumuamua redan är på väg ut ur vårt solsystem. Baserat på beräkningar av asteroidens bana, det har fastställts att 1I/`Oumuamua färdas med en hastighet av 26 km/s – vilket motsvarar 95, 000 km/tim (59, 000 mph).

Inget uppdrag i rymdutforskningens historia har gått så här snabbt, och de snabbaste uppdragen hittills har bara kunnat klara ungefär två tredjedelar av den hastigheten. Detta inkluderar det snabbaste rymdskeppet att lämna solsystemet (Voyager 1) och det snabbaste rymdskeppet vid uppskjutningen (New Horizons-uppdraget). Så att skapa ett uppdrag som kunde hinna med det skulle vara en stor utmaning. Som laget skrev:

"Detta [är] betydligt snabbare än något föremål som mänskligheten någonsin har skjutit upp i rymden. Voyager 1, det snabbaste föremål som mänskligheten någonsin har byggt, har en hyperbolisk överhastighet på 16,6 km/s. Eftersom 1I/'Oumuamua redan lämnar vårt solsystem, alla rymdfarkoster som lanseras i framtiden skulle behöva jaga den."

Dock, när de fortsätter att säga, Att ta sig an denna utmaning skulle oundvikligen resultera i nyckelinnovationer och utvecklingar inom rymdutforskningsteknik. Självklart, lanseringen av ett sådant uppdrag skulle behöva ske tidigare än senare, med tanke på asteroidens snabba färdhastighet. Men varje uppdrag som lanseras inom några år kommer inte att kunna dra nytta av senare tekniska utvecklingar.

Som den berömda författaren Paul Glister, en av grundarna av Tau Zero Foundation och skaparen av Centauri Dreams, noterade på hans hemsida:

"Utmaningen är formidabel:1I/'Oumuamua har en hyperbolisk överhastighet på 26 km/s, vilket översätts till en hastighet på 5,5 AU/år. Det kommer att vara bortom Saturnus bana inom två år. Detta är mycket snabbare än något föremål som mänskligheten någonsin har skjutit upp i rymden."

Som sådan, varje uppdrag monterat på 1I/`Oumuamua skulle medföra tre anmärkningsvärda avvägningar. Dessa inkluderar avvägningen mellan restid och delta V (d.v.s. rymdfarkostens hastighet), avvägningen mellan lanseringsdatum och restid, och avvägningen mellan lanseringsdatum/resatid och den karakteristiska energin. Karakteristisk energi (C3) hänvisar till kvadraten på den hyperboliska överhastigheten, eller hastigheten i oändligheten i förhållande till solen.

Sista, men inte minst, är avvägningen mellan rymdfarkostens överhastighet vid uppskjutning och dess överhastighet i förhållande till asteroiden under mötet. Överhastighet är att föredra vid lansering, eftersom det kommer att resultera i kortare restider. Men en hög överhastighet under mötet skulle innebära att rymdfarkosten skulle ha mindre tid att utföra mätningar och samla in data om själva asteroiden.

Med allt som står för, teamet överväger sedan olika möjligheter för att skapa en rymdfarkost som skulle förlita sig på ett impulsivt framdrivningssystem (dvs ett med tillräckligt kort varaktighet). Dessutom, de antar att det här uppdraget inte skulle involvera några planet- eller solflyg förbi, och skulle flyga direkt till 1I/`Oumuamua. Från detta, några grundläggande parametrar fastställs som de sedan lägger ut.

"För att sammanfatta, svårigheten att nå 1I/'Oumuamua är en funktion av när man ska sjösätta, den hyperboliska överhastigheten, och uppdragets varaktighet, ", indikerar de. "Framtida uppdragsdesigners skulle behöva hitta lämpliga avvägningar mellan dessa parametrar. För ett realistiskt lanseringsdatum om 5 till 10 år, den hyperboliska överhastigheten är i storleksordningen 33 till upp till 76 km/s med ett möte på ett avstånd långt bortom Pluto (50-200AU)."

Sista, men inte minst, författarna överväger olika uppdragsarkitekturer som för närvarande utvecklas. Dessa inkluderar de som skulle prioritera brådskande (dvs lansering inom några år), som NASA:s Space Launch System (SLS) – som de hävdar skulle förenkla utformningen av uppdraget. En annan är SpaceX:s Big Falcon Rocket (BFR), som de hävdar skulle kunna möjliggöra ett direkt uppdrag till 2025 tack vare dess tankningsteknik i rymden.

Dock, dessa typer av uppdrag skulle också kräva en Jupiter-förbiflygning för att ge en gravitationshjälp. Letar du efter mer långsiktiga tekniker, som skulle betona mer avancerad teknik, de överväger också solsegeldriven teknik. Detta exemplifieras av Breakthrough Initiatives Starshot-koncept, vilket skulle ge uppdragsflexibilitet och förmågan att reagera snabbt på framtida oväntade händelser.

Även om detta tillvägagångssätt skulle innebära att vänta, möjlighet för framtida möten med en interstellär asteroid, det skulle möjliggöra snabb respons och ett uppdrag som skulle kunna göra sig av med gravitationshjälp. Det kan också möjliggöra ett särskilt attraktivt uppdragskoncept, som är att skicka små svärmar av sonder för att träffas med asteroiden. Även om detta skulle innebära betydande investeringar, värdet av infrastrukturen skulle motivera kostnaden, de hävdar.

I slutet, teamet fastställde att ytterligare forskning och utveckling är nödvändig, vilket bekräftar vikten av Project Lyra. Som de kom fram till:

"[Ett] uppdrag till objektet kommer att sträcka ut gränsen för vad som är tekniskt möjligt idag. Ett uppdrag med konventionella kemiska framdrivningssystem skulle vara genomförbart med hjälp av en Jupiter-förbiflygning till gravitationen - hjälpa till i ett nära möte med solen. Givet rätt material, solsegelteknologi eller lasersegel kan användas... Framtida arbete inom Project Lyra kommer att fokusera på att analysera de olika uppdragskoncepten och teknikalternativen mer i detalj och att välja ned 2 – 3 lovande koncept för vidare utveckling."

Det är ett urgammalt axiom att skrämmande utmaningar är avgörande för innovation och förändring. I det här avseendet, Uppkomsten av `Oumuamua i vårt solsystem har stimulerat intresset för att utforska interstellära asteroider. Och även om en möjlighet att utforska denna asteroid kanske inte är möjlig under de närmaste åren, ankomsten av framtida steniga inkräktare i vårt system kanske bara kan nås.