Ученые нашли более экономный маршрут от Земли к Луне
Математики рассчитали траекторию перелета между орбитами Земли и Луны, которая требует меньше топлива, чем все ранее описанные варианты. Метод помог проверить 30 млн маршрутов и найти неочевидный путь через точку Лагранжа L1.
Источник: Phelipe Janning /Agência FAPESP
МОСКВА, 15 мая. /Новости науки/. Ученые разработали математический метод, который позволяет точнее искать самые экономные маршруты для космических перелетов. С его помощью они нашли путь между орбитами Земли и Луны, который требует на 58,8 метра в секунду меньше затрат скорости, чем самые выгодные маршруты, описанные ранее. Работа опубликована в журнале Astrodynamics.
На первый взгляд разница кажется небольшой. Общая оценка затрат для такого перелета составляет 3 342,96 метра в секунду. Но в космонавтике каждый метр в секунду означает заметную массу топлива, а значит — деньги, запас полезной нагрузки и сложность миссии.
«Когда речь идет о космических перелетах, каждый метр в секунду соответствует огромному расходу топлива», — приводятся в сообщении слова ведущего автора работы Аллана Кардека де Алмейды Жуниора из Университета Коимбры.
Авторы использовали теорию функциональных связей. Этот математический подход снижает вычислительную нагрузку при моделировании космических траекторий. Поэтому исследователи смогли проверить намного больше вариантов, чем в прежних работах. Если ранее для похожей задачи использовали около 280 тыс. расчетов, новая группа смоделировала 30 млн маршрутов.
Ученые разделили перелет на два этапа. Сначала аппарат должен покинуть орбиту Земли и выйти на орбиту около точки Лагранжа L1. Это область между Землей и Луной, где притяжение двух тел частично уравновешивается. После этого аппарат может перейти на лунную орбиту.
Главный результат оказался неожиданным. Многие прежние модели исходили из того, что выгоднее входить в естественную траекторию со стороны, ближайшей к Земле. Новые расчеты показали, что более экономный путь проходит ближе к Луне и входит в эту траекторию с противоположной стороны.
Еще одно преимущество маршрута связано со связью. Аппарат может оставаться на промежуточной орбите около L1 до начала второй части перелета. При этом он не теряет радиоконтакт с Землей или Луной.
Авторы подчеркивают, что найденная траектория не обязательно является самой дешевой из всех возможных. В этой работе они учитывали только гравитацию Земли и Луны. Если добавить влияние Солнца и других тел, экономия может стать еще больше. Но тогда расчеты придется привязывать к конкретной дате запуска, потому что положение Солнца будет менять итоговый маршрут.
На первый взгляд разница кажется небольшой. Общая оценка затрат для такого перелета составляет 3 342,96 метра в секунду. Но в космонавтике каждый метр в секунду означает заметную массу топлива, а значит — деньги, запас полезной нагрузки и сложность миссии.
«Когда речь идет о космических перелетах, каждый метр в секунду соответствует огромному расходу топлива», — приводятся в сообщении слова ведущего автора работы Аллана Кардека де Алмейды Жуниора из Университета Коимбры.
Авторы использовали теорию функциональных связей. Этот математический подход снижает вычислительную нагрузку при моделировании космических траекторий. Поэтому исследователи смогли проверить намного больше вариантов, чем в прежних работах. Если ранее для похожей задачи использовали около 280 тыс. расчетов, новая группа смоделировала 30 млн маршрутов.
Ученые разделили перелет на два этапа. Сначала аппарат должен покинуть орбиту Земли и выйти на орбиту около точки Лагранжа L1. Это область между Землей и Луной, где притяжение двух тел частично уравновешивается. После этого аппарат может перейти на лунную орбиту.
Главный результат оказался неожиданным. Многие прежние модели исходили из того, что выгоднее входить в естественную траекторию со стороны, ближайшей к Земле. Новые расчеты показали, что более экономный путь проходит ближе к Луне и входит в эту траекторию с противоположной стороны.
Еще одно преимущество маршрута связано со связью. Аппарат может оставаться на промежуточной орбите около L1 до начала второй части перелета. При этом он не теряет радиоконтакт с Землей или Луной.
Авторы подчеркивают, что найденная траектория не обязательно является самой дешевой из всех возможных. В этой работе они учитывали только гравитацию Земли и Луны. Если добавить влияние Солнца и других тел, экономия может стать еще больше. Но тогда расчеты придется привязывать к конкретной дате запуска, потому что положение Солнца будет менять итоговый маршрут.
