بدیهی است که چنین فاصلهای بسیار بیشتر از چیزی است که برای مشاهدهای ایدهآل لازم است. اما شاید این شرایط درباره میهمان میانستارهای آینده صدق نکند. آژانس فضایی اروپا (ESA) در حال برنامهریزی مأموریتی است که میتواند به یک جرم میانستارهای جدید یا یک دنبالهدار که برای نخستین بار وارد ناحیه درونی منظومه شمسی میشود، نزدیک شده و از آن بازدید کند. با این حال، با توجه به محدودیتهای این مأموریت، هر جرم هدف احتمالی باید مجموعهای از شرایط خاص را برآورده کند.
در مقالهای جدید که به صورت پیشچاپ در arXiv منتشر شده و نویسندهی اصلی آن پروفسور کالین اسنودگراس از دانشگاه ادینبرو است، این شرایط تشریح شده و احتمال یافتن یک هدف مناسب در بازه زمانی قابلقبول پس از پرتاب مأموریت بررسی شده است.
مأموریت رهگیر دنبالهدار (Comet Interceptor یا CI) که ESA آن را طراحی کرده، یک مأموریت کلاس F محسوب میشود؛ بدین معنا که باید سریع طراحی و سریع نیز پرتاب شود. فضاپیما پس از پرتاب، در نقطه لاگرانژی L2 منظومه خورشید–زمین قرار میگیرد و در مدار انتظار میماند تا یک دنبالهدار پویا و کاملاً جدید (Dynamically New Comet – DNC) شناسایی شود؛ یعنی دنبالهداری که برای نخستین بار وارد بخش درونی منظومه شمسی شده است. در حالت بسیار خوشبینانه، این مأموریت همچنین میتواند یک جرم میانستارهای را که در مسیر یکطرفه خود از منظومه شمسی عبور میکند، بررسی کند. اما احتمال اینکه چنین جرمی در فاصله مناسب و دقیقاً در زمانی ظاهر شود که CI آمادهٔ رهگیری است، بهشدت پایین است.
بااینحال، دنبالهدارهای پویا و جدید بسیار متداولترند. مقاله اشاره میکند که از سال ۱۸۹۸ تا ۲۰۲۳، تعداد ۱۳۲ دنبالهدار از این نوع شناسایی شده است. البته این دنبالهدارها چالشهای خاص خود را دارند. بسیاری از آنها بسیار کمنورند و تنها چند ماه یا چند سال پیش از ورودشان به سیستم داخلی منظومه شمسی کشف میشوند. در اینجا مأموریت جدید دیگری وارد صحنه میشود: پیمایش میراث زمان و فضا (LSST) در رصدخانه ورا روبین که انتظار میرود تعداد بسیار بیشتری دنبالهدار DNC کشف کند و هشدار کافی برای تحلیل و انتخاب هدف احتمالی توسط تیم CI ارائه دهد.
اما حتی اگر LSST یک گزینه مناسب را پیدا کند، باز هم تضمینی وجود ندارد که دنبالهدار با نزدیکتر شدن به خورشید آنقدر روشن شود که از نظر علمی جذاب باشد. از سوی دیگر، هیچ تضمینی هم نیست که پیش از رسیدن فضاپیمای CI، دنبالهدار تکهتکه نشود. از آنجا که این مأموریت تنها میتواند یک هدف را انتخاب کند، چنین ناشناختههایی نوعی «بازی بخت و اقبال» به مأموریت تحمیل میکند؛ تا جایی که حتی یک قمارباز حرفهای را هم مضطرب میکند.
از اینرو، بهترین راه، بررسی سناریوهای مختلف با نوعی «تفکر بازیگونه» یا Game Theory است تا هنگام انتخاب هدف واقعی، انتظارهای منطقیتری وجود داشته باشد. این تحلیل با چند محدودیت اصلی مأموریت آغاز میشود: نخست اینکه میزان «دلتا-وی» (Δv) یا انرژی لازم برای رسیدن به دنبالهدار، محدود است. فضاپیما باید سوخت لازم برای انجام مانور را با خود تا نقطه L2 حمل کند. محققان این مقدار را ۱٫۵ کیلومتر بر ثانیه برآورد کردهاند که نسبت به استاندارد مأموریتهای میانسیارهای، عدد چندان بزرگی نیست.
فضاپیمای CI باید دنبالهدار را در فاصلهای بین ۰٫۹ تا ۱٫۲ واحد نجومی رهگیری کند؛ یعنی در همان حوالی مدار زمین. علاوه بر این، دنبالهدار باید صفحهٔ دایرهالبروج را در جایی قطع کند که زمین از آن عبور میکند تا در برد مأموریت باشد. فضاپیما باید خورشید را در محدوده زاویهای ۴۵ تا ۱۳۵ درجه نگه دارد تا صفحات خورشیدی کار کنند. و شاید مهمتر از همه اینکه سرعت برخورد یا «فلایبای» نباید بیش از ۷۰ کیلومتر بر ثانیه باشد؛ زیرا ذرات غبار میتوانند کاوشگرهای کوچک همراه CI را که قرار است وارد کومای دنبالهدار شوند، نابود کنند. افزون بر این، مقدار گاز خروجی از دنبالهدار باید در حدی باشد که هم از نظر علمی ارزشمند باشد و هم موجب تخریب فضاپیما نشود. مقاله پیشنهاد میکند که خروجی گازی دنبالهدار هالی میتواند سقف قابلقبول باشد.
نویسندگان مقاله از دو زاویه به تحلیل دنبالهدارهای تاریخی پرداختند. نخست از جنبه علمی: تنها دنبالهدارهایی انتخاب شدند که در مسیر ورود به منظومه بودند و همچنین حداقل قدر ظاهری ۱۰ داشتند (بهعنوان معیاری برای فعالیت). از میان صدها دنبالهدار، تنها ۹ نمونه باقی ماند. اما بررسی دقیق نشان داد که هیچیک از آنها با محدودیتهای مهندسی مأموریت قابل دسترسی نبودند: یا مسیرشان بسیار دور از مدار زمین بود یا دلتا-وی موردنیاز بسیار بیشتر از حد مأموریت بود.
بنابراین پژوهشگران روش دوم را آزمودند: فیلترگذاری بر اساس «قابلیت دسترسی» پیش از هر چیز. آنها دنبالهدارهایی را انتخاب کردند که میتوانستند با دلتا-وی کمتر از ۱٫۵ کیلومتر بر ثانیه قابلرهگیری باشند، در حالی که حداقل سطح فعالیت موردنیاز را نیز داشته باشند. این روش، انتخاب را به سه دنبالهدار کاهش داد که همگی در ۲۵ سال اخیر کشف شده بودند.
جالبترین مورد، C/2001 Q4 (NEAT) بود که در سال ۲۰۰۱ کشف شد، یعنی حدود ۲٫۵ سال پیش از رسیدن به حضیض خورشیدیاش. این دنبالهدار فعالیت قابلقبولی داشت و میتوانست در محدوده دلتا-وی مأموریت رهگیری شود. تنها مشکل آن، سرعت فلایبای نسبتاً بالای ۵۷ کیلومتر بر ثانیه بود؛ سرعتی که میتواند ریسک آسیب به کاوشگرهای کوچک CI را افزایش دهد و فرصت کمی برای جمعآوری داده فراهم سازد.
در مجموع، احتمال یافتن یک هدف ایدهآل در بازه ۲ تا ۳ ساله مأموریت چندان بالا نیست. به همین دلیل، تیم مأموریت احتمالاً مجبور خواهد شد هدفی «بهاندازه کافی خوب» انتخاب کند و بیشترین داده ممکن را از آن جمعآوری کند. این یکی از محدودیتهای ذاتی مأموریتهایی است که هدف نهاییشان پس از طراحی و پرتاب مشخص میشود. با این وجود، اگر خوششانسی همراه باشد ــ و احتمالاً با کمک LSST ــ مأموریت CI که قرار است در سال ۲۰۲۹ پرتاب شود، شاید بتواند هدف مناسبی بیابد. و اگر بسیار خوششانس باشد، شاید حتی با یک میهمان میانستارهای واقعی نیز ملاقات کند.
