Body text
De uitdaging
Comet Interceptor zal wachten bij het L2 Lagrangepunt totdat een of meerdere potentiële doelkometen worden geïdentificeerd. Ondanks dat er op dat moment nog maar weinig bekend zal zijn over deze kometen, moet er snel een keuze worden gemaakt.
Dit is noodzakelijk om het ruimtevaartuig voldoende tijd te geven om naar het interceptiepunt te reizen. Om ervoor te zorgen dat de scheervlucht technisch mogelijk is, wordt er voorafgaand aan de selectie een gedetailleerde trajectontwerpfase uitgevoerd, onder andere om te garanderen dat het interceptiepunt tussen 0,9 en 1,2 astronomische eenheden van de zon ligt, binnen de mogelijkheden van Comet Interceptor. Al zijn de snelheid van de scheervlucht en de relatieve posities van zon, aarde, komeet en ruimtetuig op voorhand gekend, een aantal parameters blijft onbekend, zoals hoeveel gas en stof de komeet produceert en wat de toestand van de zonnewind zal zijn.
De uitdaging is groot: De snelheid ten opzichte van de komeet kan oplopen tot 70 km/s, tien keer de snelheid van een kogel, terwijl de omstandigheden nabij de komeetkern onzeker blijven. Een belangrijke parameter die kan worden aangepast tot vlak voor de ontmoeting is de afstand van dichtste nadering.
Van heel dichtbij langsheen de komeet vliegen biedt de mogelijkheid om gedetailleerde beelden van de komeetkern en zijn tijdelijke atmosfeer en magnetosfeer te verkrijgen, maar verhoogt ook het risico op schade door botsingen met komeetstof.
Oudere komeetonderzoekers herinneren zich nog de scheervlucht van Giotto langs komeet 1P/Halley in 1986, toen een stofdeeltje instrumenten beschadigde en de satelliet zijn juiste oriëntatie liet verliezen. Mocht iets gelijkaardigs gebeuren, dan zou de missie een deel van de beoogde metingen niet kunnen uitvoeren.
Optimale afstand van dichtste nadering bepalen
Om het juiste evenwicht te vinden tussen wetenschappelijke productiviteit en minimaal risico, hebben de wetenschappers een methode ontwikkeld om de optimale afstand van dichtste nadering te bepalen, rekening houdend met alle onzekerheden.
Daartoe voeren de wetenschappers simulaties uit van duizenden verschillende scheervlucht-configuraties, rekening houdend met de verwachte gas- en stofproductiesnelheden en de omstandigheden van de zonnewind. Voor elk scenario wordt de wetenschappelijke output bepaald en het botsingsrisico.
Zolang de gasproductie beneden 1029 moleculen/s blijft –een komeet die niet meer actief is dan 1P/Halley – is de optimale afstand van dichtste nadering van de moedersatelliet tussen een paar honderd en 2000 km. Met de dochters wil men méér risico nemen en durft men dichter bij de komeetkern te passeren.
De ideale doelkomeet zou een gasproductiesnelheid van 1028-1029 moleculen/s moeten hebben, een lage stof-tot-gasverhouding, en de ontmoeting zou moeten plaatsvinden aan een lage snelheid, op een moment van hoge flux van extreme ultraviolette straling van de zon.
De flexibiliteit om de scheervlucht-afstand aan te passen is cruciaal om goede wetenschappelijke resultaten te behalen, vooral omdat het onwaarschijnlijk is dat er meer dan één of twee geschikte doelkomeet zullen opduiken in de jaren dat Comet Interceptor kan wachten.
Gelukkig blijkt uit deze studie dat de wetenschappelijke opbrengst en het risico niet sterk afhankelijk zijn van de precieze afstand van dichtste nadering, behalve zeer dicht bij de kern. Een navigatieprecisie van enkele honderden kilometers is voldoende en technisch haalbaar, aangezien Comet Interceptor zijn traject zal verfijnen op basis van foto’s die tijdens de nadering worden verkregen.
Referentie
- J. De Keyser, N.J. T. Edberg, P. Henri, H. Rothkaehl, V. Della Corte, M. Rubin, R. Funase, S. Kasahara, C. Snodgrass, Optimal choice of closest approach distance for a comet flyby: Application to the Comet Interceptor mission, Planetary and Space Science, 2024, 106032, https://doi.org/10.1016/j.pss.2024.106032.
