Исследование, опубликованное в журнале Acta Astronautica, предполагает, что траектории, основанные на предварительных данных об орбите астероида, могут значительно сократить время полного полета к Марсу туда и обратно. Работу возглавил физик Марсело де Оливейра Соуза, профессор Университета Estadual do Norte Fluminense Дарси Рибейро, UENF, в Кампус-дус-Гойтаказис в Рио-де-Жанейро.
Моделирование указывает на благоприятные окна для противостояния Марса в 2031 году. В этой конфигурации миссия может продлиться около 153 дней в самом экстремальном сценарии или 226 дней в более реалистичном сценарии с использованием современных технологий. Противостояния происходят каждые 26 месяцев, когда Земля и Марс выравниваются по одну сторону от Солнца и становятся ближе.
Астероид 2001 CA21 послужил ориентиром для новых траекторий.
Исследователь проанализировал первоначальные данные с околоземного астероида 2001 CA21, полученные в 2015 году JPL Horizons. Хотя более поздние усовершенствования изменили фактическую орбиту тела, предварительные параметры предложили полезную модель наклона и эксцентриситета. Соуза использовал эту геометрию в качестве шаблона для построения трансферов Ламберта между Землей и Марсом.
Эта стратегия удерживает корабль в пределах наклонения, аналогичного наклону астероида. Это уменьшает количество ненужных объездов и позволяет экономить топливо. Метод предполагает не физическое наблюдение за астероидом, а использование орбитальной плоскости в качестве ориентира для определения более эффективных коридоров в космосе.
- Предварительные орбитальные данные CA21 2001 года показали высокий эксцентриситет и четко выраженную субэклиптическую плоскость.
- В анализе рассматривались оппозиционные окна 2027, 2029 и 2031 годов.
- Только оппозиция 2031 года представила благоприятные условия для быстрых маршрутов туда и обратно.
- Были идентифицированы две полные архитектуры: экстремальная — 153 дня и жизнеспособная — 226 дней.
В полной статье под названием «Использование данных о ранних орбитах астероидов для быстрых миссий на Марс» подробно описаны расчеты с использованием высокоточных эфемерид.
Среди проанализированных окон выделяется оппозиция 2031 года
Моделирование показало, что ближайшие противостояния в 2027 и 2029 годах требуют очень высоких стартовых энергий. Скорость выхода выше 19 км/с и высокая скорость прибытия делают эти варианты в настоящее время менее практичными. В 2031 году выравнивание позволило двигаться по односторонней траектории за 33 дня в крайнем случае и за 56 дней в жизнеспособном случае.
Соответствующее возвращение завершает выполненные миссии в вышеуказанные сроки. Эта продолжительность представляет собой значительное сокращение по сравнению с традиционными планами, которые часто предусматривают поездки в один конец продолжительностью от шести до девяти месяцев, а общую продолжительность миссий от двух до трех лет.
Концепция все еще теоретическая, но использует уже доступные инструменты.
Соуза подчеркивает, что это предложение работает как инструмент первоначального отбора. Он демонстрирует, как орбитальные данные малых тел могут раскрыть возможности, не обнаруженные обычными методами, ориентированными исключительно на планеты. В исследовании не определяются конкретные ракеты или корабли, но указывается, что маршруты могут быть исследованы с использованием текущих или почти текущих двигателей.
Эксперты следят за прогрессом, поскольку такие агентства, как НАСА и частные компании, готовят пилотируемые миссии на Марс в ближайшие десятилетия. Эта идея подчеркивает ценность повторного использования существующих данных для оптимизации планирования.
Вклад бразильских исследований в межпланетное планирование
Работа началась в 2015 году, когда Соуза следил за близлежащими астероидами. Годы моделирования, включая поддержку искусственного интеллекта для проверки, привели к тому, что статья была принята в издание Международной академии астронавтики.
Благодаря этой публикации UENF, государственное учреждение в Северном Флуминенсе, становится более заметным. Исследование объединяет глобальные усилия в области астродинамики и открывает дискуссию о новых математических подходах для миссий по исследованию космоса.
Следующие шаги зависят от дополнительных технических проверок.
Инженерам необходимо оценить требования к двигательной установке, системам захвата по прибытии и радиационной защите на более быстрых траекториях. Высокие скорости в экстремальных сценариях требуют таких решений, как аэрозахват или тормозные модули.
Несмотря на это, рубеж 2031 года представляется конкретной возможностью для испытаний. Научное сообщество видит потенциал в этой методологии для уточнения будущих окон и поддержки долгосрочного планирования.