Дослідники з міжнародної команди зробили прорив у сфері космічних подорожей, знайшовши найдешевший на сьогодні маршрут для польотів між орбітами Землі та Місяця. Новий підхід дозволяє значно зменшити витрати палива, що є ключовим фактором для розвитку комерційних і державних місій у космосі. Адже саме потреба в паливі формує значну частину вартості запусків та впливає на параметри ракети ще на старті.
Про це розповідає ProIT
Інноваційний математичний підхід у розрахунках траєкторій
Зазвичай польоти до Місяця здійснюються за прямими, енергозатратними маршрутами, подібними до тих, якими користувалися астронавти Apollo. Однак пошук альтернативних траєкторій, що споживають менше енергії, є непростою задачею через складність гравітаційних взаємодій. Для її вирішення вчені використали сучасну теорію функціональних зв’язків (Theory of Functional Connections), що дала змогу зменшити обсяг необхідних обчислень та дозволила проаналізувати понад 30 мільйонів можливих маршрутів між Землею та Місяцем. Завдяки цьому алгоритму стало можливим обрати найекономнішу траєкторію для польоту.
Відкриття «потаємного» паливоефективного маршруту
Традиційно космічні кораблі потрапляють на навколомісячну орбіту з боку, найближчого до Землі. Проте нова комп’ютерна модель показала, що якщо апарат обирає інший підхід та входить у зону тяжіння Місяця з протилежного, «зворотного» боку, то отримує більше гравітаційного прискорення без додаткових витрат палива. Це відкриття дозволяє зекономити близько 58,8 м/с у характеристиці delta-v порівняно з усіма відомими раніше ефективними траєкторіями.
У масштабах космічних запусків навіть незначна економія палива може суттєво вплинути на загальну вартість місії, адже кожен грам під час старту розраховується з надзвичайною точністю. Відтак знайдений маршрут має великий потенціал для здешевлення майбутніх запусків.
«Систематичний аналіз, який ми застосували у своїй роботі, — це те, що в майбутньому можна буде впроваджувати набагато ширше для планування міжпланетних місій», — зазначають автори дослідження у своїй публікації в науковому журналі Astrodynamics.
На даному етапі модель враховувала гравітаційний вплив лише Землі та Місяця. Дослідники вже планують розширити розрахунки, додавши гравітацію Сонця. Це дозволить відкрити ще ефективніші та дешевші маршрути для майбутніх подорожей у глибокий космос.
Відкриття оптимальної траєкторії вкотре підкреслює, наскільки гармонійно влаштований Всесвіт, і що завдяки точним математичним підходам людство здатне знаходити прості рішення для надскладних завдань. Досягнення вчених стають ще одним кроком до розкриття таємниць космосу й ефективного використання його ресурсів. Новий маршрут може стати основою для майбутніх місій і допомогти зробити освоєння Місяця та інших об’єктів Сонячної системи доступнішим для людства.