Μια τροχιακή συντόμευση που ανακαλύφθηκε σε δεδομένα αρχαίων αστεροειδών επιτρέπει ένα ταξίδι μετ’ επιστροφής στο Marte σε μόλις 226 ημέρες, με το ταξίδι επιστροφής να διαρκεί 56 ημέρες. Η διαδρομή είναι γεωμετρικά έγκυρη εντός της τρέχουσας διαμόρφωσης του ηλιακού συστήματος και ανοίγει το 2031. Η Porém, για να φτάσει σε αυτήν απαιτεί πυρηνική θερμική πρόωση, μια τεχνολογία που η Europa ήδη αναπτύσσει και δοκιμάζει με συνεργαζόμενους φορείς.
Η εξαιρετικά γρήγορη τροχιά εντοπίστηκε από τον αστροφυσικό Marcelo του Oliveira Souza, του Universidade Estadual του Norte Fluminense. Το Ele χρησιμοποίησε προκαταρκτικά τροχιακά δεδομένα του 2015 από τον αστεροειδή 2001 CA21 ως γεωμετρικό μοντέλο αναφοράς, δημιουργώντας ένα σχέδιο ανάλυσης για τη δοκιμή γωνιών μεταφοράς μεταξύ Terra και Marte που δεν καταγράφουν οι συμβατικές προσεγγίσεις.
Γεωμετρία που αψηφά τη χημική πρόωση
Ένα διαστημόπλοιο που αναχωρούσε από το Terra στις 20 Απριλίου 2031 θα έφτανε στην τροχιά του Άρη 56 ημέρες αργότερα. Το πλήρωμα θα παρέμενε στην επιφάνεια για πέντε εβδομάδες και θα επέστρεφε στο Terra 135 ημέρες μετά την εκτόξευση του Marte, με συνολική αποστολή 226 ημερών. Η τροχιά μετ’ επιστροφής Para, αυτό το χρονοδιάγραμμα είναι ριζικά μικρότερο από οποιονδήποτε σχεδιασμό επανδρωμένης αποστολής που επινοήθηκε ποτέ.
Η απαιτητική χημική πρόωση απαιτεί επτά έως εννέα μήνες μόνο για το ταξίδι προς τα έξω. Οι ταχύτητες που απαιτούνται για την επίτευξη 56 ημερών διέλευσης καταστρέφουν κάθε συμβατικό χημικό σενάριο. Η υπερβολική υπερβολική ταχύτητα για αυτή την τροχιά φτάνει τα 16,9 χιλιόμετρα ανά δευτερόλεπτο, απαιτώντας 15 φορές περισσότερη ενέργεια από μια τυπική αποστολή Marte.
Μια εναλλακτική που ονομάζεται “ακραία” μειώνει περαιτέρω τον συνολικό χρόνο σε 153 ημέρες, συνδυάζοντας 33 ημέρες κατά την έξοδο, 30 ημέρες στην επιφάνεια και 90 ημέρες στην επιστροφή. Porém αυτή η επιλογή απαιτεί 40 φορές την ενέργεια μιας συμβατικής αποστολής, φτάνοντας σε ταχύτητα απογείωσης 27,5 χιλιομέτρων ανά δευτερόλεπτο, πάνω από το θεωρητικό όριο οποιουδήποτε χημικού σταδίου που χρησιμοποιείται ήδη. Η άφιξη στο Marte θα πραγματοποιηθεί με 16,6 χιλιόμετρα ανά δευτερόλεπτο και η επανείσοδος στην ατμόσφαιρα του Terra με 15,1 χιλιόμετρα το δευτερόλεπτο, τιμές που δοκιμάζουν τα όρια των υλικών θερμικής προστασίας που βρίσκονται ακόμη υπό ανάπτυξη.
Γιατί μόνο η πυρηνική πρόωση λύνει το πρόβλημα
Η μελέτη, που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Acta Astronautica, καταλήγει στο συμπέρασμα ότι οι χημικοί πύραυλοι δεν μπορούν να καλύψουν αυτό το ενεργειακό κενό. Ο μόνος τεχνολογικός μοχλός που εντοπίστηκε είναι η πυρηνική θερμική πρόωση, ή NTP, η οποία θερμαίνει υγρό υδρογόνο μέσω ενός πυρήνα αντιδραστήρα και αποβάλλει το αέριο με περίπου διπλάσια απόδοση από τη χημική καύση.
Η τεχνολογία Essa δεν παραμένει στο θεωρητικό πεδίο. Η γαλλική ερευνητική υπηρεσία CEA ξεκίνησε μια μελέτη σκοπιμότητας που ονομάζεται Alumni το 2023, η οποία αναπτύχθηκε σε συνεργασία με την ArianeGroup και την Framatome για το Agência Espacial Europeia. Η επίσημη ανακοίνωση του οργανισμού αναφέρει ότι ο στόχος είναι να μειωθούν οι διελεύσεις στο Marte, μειώνοντας την έκθεση των αστροναυτών στην κοσμική ακτινοβολία κατά τη διάρκεια της παρατεταμένης πτήσης.
Το CEA αναπτύσσει επίσης μια παράλληλη γραμμή έρευνας που ονομάζεται RocketRoll, επικεντρωμένη στην πυρηνική ηλεκτρική πρόωση για αποστολές όπου το ηλιακό φως είναι ανεπαρκές για ηλιακούς συλλέκτες. Τα έργα Ambos τροφοδοτούν έναν ευρωπαϊκό τεχνολογικό οδικό χάρτη που στοχεύει ένα πρωτότυπο γύρω στο 2035, ένα χρονοδιάγραμμα αρκετά κοντά στο παράθυρο εκκίνησης του 2031 ώστε να είναι λειτουργικά σχετικό.
Ευρωπαϊκό Competência στη διαστημική πυρηνική τεχνολογία
Ο Xavier Averty, διευθυντής προγράμματος στο CEA, ανέφερε ότι ο οργανισμός αναπτύσσει πυρηνική θερμική και ηλεκτρική διαστημική πρόωση από τη δεκαετία του 1980 και παραμένει ο μόνος ευρωπαϊκός ερευνητικός οργανισμός με αυτή την ικανότητα. Η συσσωρευμένη ικανότητα τοποθετεί το Europa ως ηγέτη στη μοναδική τεχνολογία που μπορεί να επιτρέψει γρήγορη μετακίνηση στο Marte.
Τα έργα Alumni και RocketRoll δεν είναι μεμονωμένες πρωτοβουλίες. Το Representam είναι μια στρατηγική ολοκλήρωση στην οποία η γαλλική έρευνα, η ευρωπαϊκή αεροδιαστημική βιομηχανία και το κανονιστικό πλαίσιο της ηπειρωτικής διαστημικής υπηρεσίας συγκλίνουν προς έναν συγκεκριμένο στόχο: να κάνουν δυνατή μια αποστολή Marte με διάρκεια συμβατή με την αστροναυτική ασφάλεια και τη βιολογική βιωσιμότητα.
Η μέθοδος ανακάλυψης μέσα από παλιά δεδομένα
Το Marcelo του Oliveira Souza δεν επικαλέστηκε την εξωτική φυσική ούτε σχεδίασε νέους κινητήρες. Το Ele χρησιμοποίησε μια μεθοδολογική προσέγγιση όπου παλιά τροχιακά δεδομένα λειτουργούν ως γεωμετρικό φίλτρο. Τα δεδομένα του 2015 από τον αστεροειδή 2001 CA21 περιέγραψαν μια επιμήκη, χαμηλής κλίσης έλλειψη που τέμνει τις τροχιές των Terra και Marte. Αργότερα, η Observações βελτίωσε αυτήν την τροχιά, αλλάζοντας το σχήμα της, αλλά τα αρχικά δεδομένα πρόσφεραν κάτι σπάνιο: ένα επίπεδο αναφοράς για τη δοκιμή ακραίων γωνιών μεταφοράς.
Ο ερευνητής επέβαλε έναν αυστηρό κανόνα: οποιαδήποτε υποψήφια τροχιά έπρεπε να παραμείνει εντός πέντε μοιρών από το τροχιακό επίπεδο του αστεροειδούς. Το Usando, ένας λύτης για το Lambert, ένα τυπικό εργαλείο αστροδυναμικής που υπολογίζει πιθανές τροχιές μεταξύ δύο σημείων στο διάστημα, προσομοίωσε τρία μελλοντικά παράθυρα Αρειανής αντίθεσης. Τα έτη 2027 και 2029 απέτυχαν. Η ζήτηση ενέργειας αυξήθηκε πάρα πολύ ή η γεωμετρία εμπόδισε το κλείσιμο του κυκλώματος επιστροφής.
Το παράθυρο του 2031 συμπεριφέρθηκε διαφορετικά. Produziu δύο πλήρεις αρχιτεκτονικές μετ’ επιστροφής που αναχωρούν και οι δύο από το Terra την ίδια ημέρα τον Απρίλιο, που διαφοροποιούνται μόνο από τον χρόνο διέλευσης και τις επιλογές παραμονής στον Άρη.
Η θεωρία Transformar στην πραγματικότητα
Το άρθρο που δημοσιεύτηκε στο Acta Astronautica δεν αφορά τη μηχανική οχημάτων, τους προϋπολογισμούς μάζας, τα προφίλ εισαγωγής ή τους υπολογισμούς θερμικής απορρόφησης. Το Oferece, ωστόσο, αριθμητική απόδειξη ότι μια γρήγορη και κλειστή γεωμετρία αποστολής για το Marte υπάρχει στα δεδομένα πραγματικών τροχιακών εφημερίδων. Η λύση παραμένει ανέπαφη κάτω από ταλαντώσεις θέσης που αντανακλούν την αβεβαιότητα παρατήρησης.
Το ερώτημα τώρα είναι εάν άλλες πρώιμες λύσεις αστεροειδών κωδικοποιούν παρόμοια μοντέλα. Ο πληθυσμός Levantamento παραμένει για μελλοντική εργασία. Προς το παρόν, το ταξίδι των 226 ημερών υπάρχει μόνο στα χαρτιά. Το Transformá σε μέταλλο και προωθητικό θα απαιτήσει έναν κινητήρα που να ταιριάζει με τη φιλοδοξία που περιγράφει η γεωμετρία.