Науковці розробили новий метод прокладання маршрутів до астероїдів поблизу Землі — значно менш ресурсоємний у розрахунках і водночас енергетично ефективніший за традиційні підходи. Про це йдеться у дослідженні Алессандро Беолькі з Університету науки і технологій Халіфа та його співавторів.
Два підходи в одному
Дослідники поєднали дві фізичні моделі. Поблизу Землі вони застосовують так звану задачу трьох тіл з круговими обмеженнями (CR3BP) — модель, яка враховує одночасний гравітаційний вплив Сонця і нашої планети.
Саме така взаємодія породжує точки Лагранжа — ділянки в космосі, де сили притягання взаємно врівноважуються і зонд може фактично «припаркуватися», чекаючи на астероїд, що пролітає поруч. Далі від Землі модель переключається на класичну задачу двох тіл — Сонце і космічний апарат, — де впливом планети вже нехтують.
Гравітаційні «магістралі»
Кожна точка Лагранжа має так звані інваріантні многовиди — невидимі траєкторії, рухаючись якими апарат може відлітати від Землі майже без витрат пального. Нова методика дозволяє апарату «виїхати» на одну таку трасу через точку L1 і повернутися через симетричну L2 з протилежного боку планети — що підтвердив один із модельних прикладів з астероїдом 1991 VG, який колись тимчасово ставав «мінімісяцем» Землі.
Окрема новація — адаптація методу під сонячні електричні двигуни (SEP). На відміну від хімічних ракет, що видають короткий потужний імпульс, SEP розвивають тягу, порівнянну з тиском аркуша паперу на долоню, проте безперервно, місяцями. Попередні алгоритми моделювали лише миттєві зміни швидкості. Новий код ураховує повільний, але тривалий розгін.
80 астероїдів і два мільйони маршрутів
Команда протестувала алгоритм на 80 реальних астероїдах із відносно пологими орбітами. Результат — понад два мільйони різних прийнятних маршрутів «туди й назад».
Окремо перевірили й Апофіс — об’єкт із помітно витягнутою та нахиленою орбітою. За словами дослідників, алгоритм впорався і з цим складним випадком.
Дешевше і безпечніше
У порівнянні зі стандартними траєкторіями з бази даних NHATS (Near-Earth Object Human Space Flight Accessible Targets Study) NASA, нова методика дає схожі значення дельта-v — загальної зміни швидкості, яка потрібна місії, — проте суттєво знижує енергію виходу на відліт. Тобто запуск коштуватиме менше.
До того ж зворотні маршрути виявилися повільнішими: апарат входить в атмосферу на менших швидкостях і потребує легшого теплового захисту.
Джерело: universetoday.com
