Изображение предоставлено NASA
Астроном НАСА Мартин Ло разработал, по его мнению, серию траекторий полета с низкой энергией, которые космические корабли могут использовать для минимизации расхода топлива, необходимого для перемещения по нашей солнечной системе. Каждая планета и луна имеют пять точек рядом с ними, где гравитация уравновешивается, называемые точками Лагранжа - объединяя их вместе, Ло разработал пути, которые будут использовать очень мало топлива для перемещения с планеты на планету. Первым космическим кораблем, который воспользуется его работой, станет миссия НАСА Genesis, которая будет собирать солнечные частицы и затем возвращать их обратно на Землю.
«Автострада» через солнечную систему, напоминающая огромный массив виртуальных извилистых туннелей и каналов вокруг Солнца и планет, как предполагал инженер из Лаборатории реактивного движения НАСА, Пасадена, штат Калифорния, может сократить количество топлива, необходимое для будущего космоса. миссий.
Эта система, получившая название Межпланетная супермагистраль, была задумана Мартином Ло, чье программное обеспечение использовалось для разработки траектории полета для миссии Genesis НАСА, которая в настоящее время использует эту «автостраду в космосе» в своей миссии по сбору частиц солнечного ветра для возвращения на Землю ,
Большинство миссий предназначены для использования преимуществ гравитации на космическом корабле, когда он качается таким телом, как планета или луна. Концепция Ло использует еще один фактор: притяжение Солнца к планетам или притяжение планеты к ближайшим спутникам. Силы со многих направлений почти сводят на нет друг друга, оставляя пути через гравитационные поля, в которых могут перемещаться космические корабли.
Каждая планета и луна имеют пять мест в космосе, называемых точками Лагранжа, где гравитация одного тела уравновешивает гравитацию другого. Космический корабль может вращаться там, сжигая очень мало топлива. Чтобы найти Межпланетную супермагистраль, Ло нанес на карту некоторые возможные траектории полета между точками Лагранжа, варьируя расстояние, которое пройдет космический корабль, и скорость и скорость его движения. Подобно тому, как нити скручивались вместе, образуя веревку, возможные траектории полета образовывали трубы в пространстве. Ло планирует наметить эти трубы для всей солнечной системы.
Исследование Ло основано на теоретической работе, начатой в конце девятнадцатого века французским математиком Анри Пуанкаром. В 1978 году NASA International Sun-Earth Explorer 3 было первой миссией, которая использовала низкоэнергетические орбиты вокруг точки Лагранжа. Позже, используя низкоэнергетические пути между Землей и Луной, диспетчеры в Центре космических полетов имени Годдарда НАСА, Гринбелт, штат Мэриленд, отправили космический корабль на первую встречу с кометой, кометой Джакобини-Циннер, в 1985 году.
В 1991 году инженеры из JPL и Японского космического агентства использовали другой метод анализа низкоэнергетических орбит, чтобы японская миссия Hiten достигла Луны. Вдохновленный этой новаторской работой и исследованиями, проведенными учеными из Университета Барселоны, Ло задумал теорию Межпланетной Супермагистрали.
Ло и его коллеги превратили основную математику Межпланетной супермагистрали в инструмент для проектирования миссии под названием «LTool», используя модели и алгоритмы, разработанные в Университете Пердью, Западный Лафайет, штат Индиана. Новый LTool использовался инженерами JPL для изменения дизайна полета. путь к миссии Genesis для адаптации к изменению дат запуска. Genesis запущен в августе 2001 года.
Траектория полета была разработана для того, чтобы космический корабль покинул Землю и отправился на орбиту точки Лагранжа. После пяти петель вокруг этой точки Лагранжа космический корабль выпадет с орбиты без каких-либо маневров и затем перейдет на Землю к точке Лагранжа на противоположной стороне планеты. Наконец, он вернется в верхние слои атмосферы Земли, чтобы сбросить образцы солнечного ветра в пустыне Юты.
«Genesis не будет нуждаться в использовании какого-либо топлива в идеальном мире», - сказал Ло. «Но поскольку мы не можем контролировать многие переменные, возникающие на протяжении всей миссии, мы должны внести некоторые исправления, когда Genesis завершает свои циклы вокруг точки Лагранжа на Земле. Экономия на топливе приводит к лучшей и более дешевой миссии ».
Ло добавил: «Эта концепция не гарантирует легкий доступ ко всем частям солнечной системы. Тем не менее, я могу представить себе место, где мы могли бы строить и обслуживать научные платформы вокруг одной из точек Лагранжа Луны. Поскольку точки Лагранжа являются ориентирами для Межпланетной супермагистрали, мы можем шунтировать космические корабли на такие платформы и обратно ». Команда из космического центра имени Джонсона в НАСА, Хьюстон, в сотрудничестве с исследовательской группой НАСА предлагает когда-нибудь использовать Межпланетную супермагистраль для будущих полетов в космос.
«Работа Ло привела к прорыву в упрощении концепций миссии для исследования человека и роботов за пределами низкой околоземной орбиты», - сказал Дуг Кук, менеджер Управления перспективного развития Джонсона. «Эти упрощения приводят к меньшему количеству космических аппаратов, необходимых для широкого спектра задач».
Работа над Межпланетной супермагистралью для проектирования космических миссий была номинирована на премию Discover Innovation Award от редакторов журнала Discover и внешней группы экспертов.
JPL управляется для НАСА Калифорнийским технологическим институтом в Пасадене. Более подробную информацию о миссии Genesis можно найти в Интернете по адресу: http://www.genesismission.org/.
Первоисточник: пресс-релиз НАСА / JPL
