При отправке космического корабля на Марс в настоящее время предпочтительным методом является стрельба космического корабля в направлении Марса на полной скорости, а затем выполнение тормозного маневра, когда корабль достаточно близко, чтобы замедлить его и вывести на орбиту.
Этот маневр, известный как метод «передачи Хомана», известен как эффективный. Но это также довольно дорого и очень сильно зависит от времени. Следовательно, почему предлагается новая идея, которая будет включать отправку космического корабля впереди орбитального пути Марса, а затем ожидание, пока Марс придет и подберет его.
Это то, что известно как «Баллистический захват», новая методика, предложенная профессором Франческо Топпуто из Политехнического института Милана и Эдвардом Бельбруно, приглашенным исследователем из Принстонского университета и бывшим сотрудником Лаборатории реактивного движения НАСА.
В своей исследовательской работе, которая была опубликована в arXiv Astrophysics в конце октября, они рассказали о преимуществах этого метода по сравнению с традиционными. В дополнение к сокращению затрат на топливо, баллистический захват также обеспечит некоторую гибкость, когда дело доходит до запуска окон.
В настоящее время запуски между Землей и Марсом ограничены периодом, когда вращение между двумя планетами является правильным. Пропустите это окно, и вам придется ждать еще 26 месяцев, пока не появится новое.
В то же время отправка ракеты в космос через огромный залив, разделяющий орбиту Земли и Марса, а затем запуск двигателей в противоположном направлении для замедления требует большого количества топлива. Это, в свою очередь, означает, что космический корабль, ответственный за транспортировку спутников, роверов и (однодневных) космонавтов, должен быть больше и сложнее, а следовательно, и дороже.
Как сказал Белбруно Space Magazine по электронной почте: «Этот новый класс трансферов очень перспективен для предоставления нового подхода к будущим полетам на Марс, который должен снизить затраты и риски. Этот новый класс передач должен быть применим ко всем планетам. Это должно дать всевозможные новые возможности для миссий ».
Идея была впервые предложена Белбруно, когда он работал в JPL, где он пытался придумать численные модели для низкоэнергетических траекторий. «Я впервые пришел к идее баллистического захвата в начале 1986 года, когда работал над исследованием JPL под названием LGAS (Lunar Get Away Special)», - сказал он. «Это исследование включало вывод крошечного солнечного электрического космического корабля весом 100 кг на орбиту вокруг Луны, который был впервые выведен из специальной канистры Get Away на космическом шаттле».
Испытание LGAS не было ошеломляющим успехом, так как пройдет два года, прежде чем он достигнет Луны. Но в 1990 году, когда Япония пыталась спасти своего неудавшегося лунного орбитального корабля, Хитена, он представил предложения о попытке баллистического захвата, которые были быстро включены в миссию.
«Время полета для этого было 5 месяцев», сказал он. «Он был успешно использован в 1991 году, чтобы доставить Хитен на Луну». И с тех пор дизайн LGAS использовался для других лунных миссий, включая миссию ESA SMART-1 в 2004 году и миссию НАСА GRAIL в 2011 году.
Но именно в будущих миссиях, связанных с гораздо большими расстояниями и расходами топлива, Белбруно чувствовал бы наибольшую пользу от этого метода. К сожалению, идея встретила некоторое сопротивление, так как никакие миссии не выглядели хорошо подходящими для этой техники.
«Еще с 1991 года, когда японский Хитен использовал новую передачу баллистического захвата на Луну, считалось, что найти полезный для Марса полет невозможно из-за гораздо большего расстояния до Марса и его высокой орбитальной скорости относительно Солнца». Однако я смог найти его в начале 2014 года со своим коллегой Франческо Топпуту ».
Конечно, у нового метода есть некоторые недостатки. С одной стороны, космическому кораблю, отправленному перед орбитальной траекторией Марса, потребуется больше времени, чтобы выйти на орбиту, чем космическому кораблю, который замедляется, чтобы установить орбиту.
Кроме того, метод Hohmann Transfer является проверенным временем и надежным. Одно из наиболее успешных применений этого маневра имело место еще в сентябре, когда Миссия Орбитального Марса (MOM) совершила свою историческую орбиту вокруг Красной планеты. Это было не только в первый раз, когда азиатская нация достигла Марса, но и в первый раз, когда любое космическое агентство достигло орбиты Марса с первой попытки.
Тем не менее, возможности для улучшения по сравнению с текущим методом отправки корабля на Марс взволновали людей в НАСА. Как сказал Джеймс Грин, директор Отделения планетарных наук НАСА в интервью Ученый американец: «Это откровение. Эта [методика баллистического захвата] могла бы применяться не только к его роботизированной части, но и к цели исследования человеком ».
Тогда не удивляйтесь, если предстоящие миссии на Марс или во внешнюю Солнечную систему будут выполняться с большей гибкостью и с меньшим бюджетом.
