Năm ngoái, các nhà thiên văn phát hiện tiểu hành tinh gần Trái Đất (NEA) 2024 YR4, với chu kỳ quay quanh Mặt Trời là 4 năm và định kỳ cắt ngang quỹ đạo Trái Đất. Quỹ đạo đặc biệt này khiến nó trở thành một Vật thể Nguy hiểm Tiềm tàng (PHO), nghĩa là nó có thể đe dọa va chạm với Trái Đất trong tương lai. Tuy nhiên, những ước tính quỹ đạo được tinh chỉnh gần đây đã loại trừ khả năng nó sẽ đâm vào Trái Đất năm 2032. Dù vậy, những cuộc gặp gỡ gần trong tương lai vẫn có thể xảy ra. Điều này cũng mở ra cơ hội cho một sứ mệnh bay sát để nghiên cứu YR4 cận cảnh, từ đó cung cấp cái nhìn sâu sắc về hệ Mặt Trời sơ khai.
Trong một bài báo gần đây, Adam Hibberd và Marshall Eubanks đã nghiên cứu khả thi của nhiều cấu trúc nhiệm vụ khác nhau. Sứ mệnh này có thể bắt gặp tiểu hành tinh sớm nhất là năm 2028, với nhiều cửa sổ phóng khác nhau. Sứ mệnh này cũng có thể thu thập mẫu vật, bổ sung cho các nhiệm vụ Hayabusa 1 và 2, OSIRIS-REx, và các nỗ lực tương lai khác trong việc khám phá các NEA. Adam Hibberd là kỹ sư phần mềm và nghiên cứu hàng không vũ trụ tại Sáng kiến Nghiên cứu Liên sao (i4is) và là chủ sở hữu/giám đốc của Hibberd Astronautics Ltd. T. Marshall Eubanks là nhà khoa học trưởng tại Space Initiatives Inc. và CEO của Asteroid Initiatives LLC. Bản nháp bài báo của họ, “Phân tích sơ bộ về khả năng thực hiện các nhiệm vụ đến tiểu hành tinh 2024 YR,” gần đây đã được đăng tải trực tuyến và sẽ sớm được gửi đi xuất bản.
Tiểu hành tinh YR4 được phát hiện vào ngày 27 tháng 12 năm 2024 bởi Hệ thống Cảnh báo Va chạm Trái Đất do Tiểu hành tinh (ATLAS), một hệ thống cảnh báo sớm do Đại học Hawaii phát triển và được NASA tài trợ. Vào thời điểm đó, các nhà thiên văn ước tính có 1% khả năng nó sẽ tác động đến Trái Đất vào ngày 22 tháng 12 năm 2032. Đến tháng Hai, ước tính này tạm thời tăng lên 2,3% trước khi các phép đo được tinh chỉnh bởi các kính thiên văn lớn trên toàn thế giới về cơ bản đã giảm ước tính về tác động xuống bằng không.
Các tiểu hành tinh về cơ bản là tàn dư vật chất từ quá trình hình thành Hệ Mặt Trời cách đây khoảng 4,5 tỷ năm. Do đó, việc nghiên cứu các thiên thể này có thể tiết lộ những manh mối hấp dẫn về cách hệ thống của chúng ta tiến hóa và giải quyết những câu hỏi lớn về sự sống ra đời như thế nào. Điều này làm cho các NEA đặc biệt thú vị đối với các nhà khoa học, vì chúng dễ tiếp cận hơn các tiểu hành tinh trong Vành đai chính hay xa hơn. Như Eubanks đã nói với Universe Today qua email: “Tôi cá nhân nghi ngờ nó không phải là nguyên thủy. Tôi nghi ngờ đó là một mảnh của một tiểu hành tinh, có lẽ bị đẩy ra khỏi quỹ đạo ở khoảng cách ~4,18 AU (điểm xa nhất). Quan sát kỹ nó có thể giúp đặc tả các vật thể trong phạm vi hiện đang được khám phá kém giữa 2,77 AU (Ceres, nơi tàu thăm dò Dawn đã thực hiện chuyến thăm dài hạn) và 5,2 AU (nơi có các tiểu hành tinh Trojan của sao Mộc, và nơi tàu Lucy đang tiến đến).”
Nhiều nhiệm vụ thu thập mẫu vật đã được tiến hành với các NEA trong những năm gần đây, dẫn đến một số phát hiện rất thú vị. Bao gồm nhiệm vụ Hayabusa của JAXA, đã gặp gỡ tiểu hành tinh 25143 Itokawa vào năm 2005, và Hayabusa2, đã gặp gỡ 162173 Ryugu vào năm 2018. Gần đây nhất, Thiết bị thăm dò nguồn gốc, giải thích quang phổ, nhận dạng tài nguyên và an ninh – regolith (OSIRIS-REx) của NASA đã thu thập mẫu vật từ tiểu hành tinh 101955 Bennu. Ngoài việc xác nhận rằng các tiểu hành tinh loại S là nguồn của loại thiên thạch phổ biến nhất, các mẫu Itokawa cũng tiết lộ sự hiện diện của nước và các hạt khoáng ngoài Trái Đất. Trong khi đó, các mẫu Bennu tiết lộ các hạt sao chổi và 20 loại axit amin khác nhau. Mẫu OSIRIS-REx, mẫu lớn nhất từng được đưa trở lại Trái Đất (vào tháng 9 năm 2023), chứa các hợp chất hữu cơ và khoáng chất ngậm nước. Những mẫu vật này hỗ trợ lý thuyết rằng các tiểu hành tinh và sao chổi chịu trách nhiệm cung cấp nước và các khối cấu tạo sự sống cho Trái Đất hàng tỷ năm trước.
Tuy nhiên, điều khiến YR4 trở thành ứng cử viên tốt cho các nhiệm vụ trong tương lai không chỉ nằm ở khía cạnh khoa học. Như Eubanks đã chỉ ra, tình trạng PHO của nó cũng có nghĩa là nó có thể giúp thông tin cho các chiến lược phòng vệ hành tinh. “Đó là một tiểu hành tinh nguy hiểm tiềm tàng có thể vẫn va chạm với Mặt Trăng vào năm 2032, và ngay cả khi không xảy ra, nó chắc chắn có thể trở thành mối nguy hiểm thực sự trong tương lai,” ông nói. “Việc đặc tả nó rất quan trọng cả trong trường hợp nó trở thành mối nguy hiểm trong tương lai và (như cuộc khảo sát thập kỷ về Hành tinh của NASA đã nêu) là một bài tập hữu ích để dạy chúng ta cách kiểm tra những thiên thể này tốt hơn.”
Là một phần của nghiên cứu của họ, Eubanks và Hibberd đã khám phá nhiều cấu trúc nhiệm vụ có thể gặp gỡ YR4 cho đến và bao gồm cả cuộc gặp gỡ gần vào năm 2032. Sứ mệnh này sẽ tận dụng phần mềm được gọi là “Phần mềm quỹ đạo liên hành tinh tối ưu” (OITS) do Hibberd và i4is phát triển. Họ cũng lấy New Horizons làm sứ mệnh tham khảo. Tuy nhiên, cấu trúc nhiệm vụ của họ không chỉ giới hạn ở cửa sổ phóng năm 2032.
Đặc biệt, Eubanks đã giải thích làm thế nào những tiến bộ trong vệ tinh nhỏ và wafercraft cỡ gram có thể cho phép một nhiệm vụ chi phí thấp có thể bay như một phần của một nhiệm vụ lớn hơn: “2024 YR4 mang đến cho chúng ta một môi trường giàu cơ hội, và một trong những điều khiến tôi hào hứng ở đây là chúng ta có thể sử dụng các tàu vũ trụ nhỏ – Cubesat hoặc Disksat – để khám phá nó. Ví dụ cụ thể, bất kỳ vụ phóng CLPS hoặc Artemis nào vào giữa năm 2028, chẳng hạn, đều có thể gửi một tàu vũ trụ nano nhỏ đến YR4 vào cuối tháng 12 năm đó (2028) bằng cách sử dụng quỹ đạo chuyển giao Mặt Trăng của nó. Rõ ràng, nếu chúng ta định thường xuyên khám phá nhiều PHA (và thậm chí thăm dò chúng để khai thác tiểu hành tinh), điều này sẽ phải được thực hiện với các tàu vũ trụ nhỏ, và YR4 cung cấp một cơ hội để bắt đầu quá trình này.”
Việc nghiên cứu các tiểu hành tinh là một lĩnh vực đang phát triển, với các nhiệm vụ đến các NEA song song với việc nghiên cứu các quần thể trong Vành đai chính và hệ Mặt Trời bên ngoài. Trong những năm tới, các nhiệm vụ đến các vật thể liên sao (ISO) — giống như Project Lyra, một đề xuất khác từ Eubanks và các nhà nghiên cứu thuộc i4is — cũng có thể được thực hiện. Kết quả của các cuộc điều tra của họ không chỉ có thể mở rộng kiến thức của chúng ta về Hệ Mặt Trời và cách các hệ sao ngoài Hệ Mặt Trời đã tiến hóa theo thời gian.