Europa opracowuje napęd nuklearny, aby dotrzeć na Marsa w zaledwie 56 dni

Skrót orbitalny odkryty w danych starożytnych asteroid umożliwia podróż w obie strony do Marte w zaledwie 226 dni, a podróż powrotna zajmuje 56 dni. Trasa jest geometrycznie poprawna w ramach obecnej konfiguracji Układu Słonecznego i zostanie otwarta w 2031 roku. Dotarcie do niej Porém wymaga nuklearnego napędu cieplnego – technologii, którą Europa już rozwija i testuje we współpracy z partnerskimi agencjami.

Niezwykle szybką trajektorię zidentyfikował astrofizyk Marcelo z Oliveira Souza i Universidade Estadual z Norte Fluminense. Ele wykorzystał wstępne dane orbitalne asteroidy 2001 CA21 z 2015 roku jako referencyjny model geometryczny, tworząc plan analizy w celu przetestowania kątów przenoszenia między Terra i Marte, których nie wychwytują konwencjonalne podejścia.

Geometria, która wytrzymuje napęd chemiczny

Statek kosmiczny wylatujący z Terra 20 kwietnia 2031 roku miałby dotrzeć na orbitę marsjańską 56 dni później. Załoga pozostanie na powierzchni przez pięć tygodni i wróci na Terra 135 dni po wystrzeleniu Marte, co daje w sumie misję trwającą 226 dni. Trajektoria podróży w obie strony Para jest radykalnie krótsza niż jakikolwiek projekt misji załogowej, jaki kiedykolwiek wymyślono.

Wymagający napęd chemiczny wymaga od siedmiu do dziewięciu miesięcy samej podróży. Prędkości wymagane do osiągnięcia 56 dni tranzytu niszczą każdy konwencjonalny scenariusz chemiczny. Nadmierna prędkość hiperboliczna na tej trajektorii sięga 16,9 km na sekundę, co wymaga 15 razy więcej energii niż standardowa misja Marte.

Alternatywa zwana „ekstremalną” dodatkowo skraca całkowity czas do 153 dni, łącząc 33 dni w drodze na wyspę, 30 dni na powierzchni i 90 w drodze powrotnej. Porém ta opcja wymaga 40 razy więcej energii niż misja konwencjonalna, osiągając prędkość startową 27,5 km na sekundę, czyli powyżej teoretycznego limitu dowolnego już stosowanego stopnia chemicznego. Przybycie do Marte nastąpi z prędkością 16,6 km na sekundę, a ponowne wejście w atmosferę Terra z prędkością 15,1 km na sekundę – wartości te testują granice materiałów do ochrony termicznej, które wciąż są w fazie rozwoju.

Dlaczego tylko napęd nuklearny rozwiązuje problem

Z badania opublikowanego w czasopiśmie Acta Astronautica wynika, że ​​rakiety chemiczne nie są w stanie wypełnić tej luki energetycznej. Jedyną zidentyfikowaną dźwignią technologiczną jest jądrowy napęd termiczny, w skrócie NTP, który podgrzewa ciekły wodór w rdzeniu reaktora i usuwa gaz z mniej więcej dwukrotnie większą wydajnością spalania chemicznego.

Technologia Essa nie pozostaje w obszarze teoretycznym. Francuska agencja badawcza CEA uruchomiła w 2023 r. studium wykonalności o nazwie Alumni, opracowane we współpracy z ArianeGroup i Framatome dla Agência Espacial Europeia. W oficjalnym komunikacie agencji wyszczególniono, że celem jest ograniczenie tranzytów do Marte, zmniejszając narażenie astronautów na promieniowanie kosmiczne podczas długotrwałego lotu.

CEA rozwija także równoległą linię badań zwaną RocketRoll, skupiającą się na nuklearnym napędzie elektrycznym na potrzeby misji, w których światło słoneczne jest niewystarczające dla paneli słonecznych. Projekty Ambos stanowią wkład w europejski plan działania w zakresie technologii, którego celem jest stworzenie prototypu około 2035 r., czyli na tyle blisko okna startowego w 2031 r., aby było ono istotne operacyjnie.

Leia Também

Technologie telewizyjne dzielą konsumentów, jeśli chodzi o oglądanie mistrzostw świata w piłce nożnej w 2026 r

Rockstar przyspiesza marketing GTA 6 i otwiera wakaty przy tworzeniu billboardów i opakowań

Rockstar Games rozwija strukturę wizualnej premiery GTA 6 w kampanii globalnej

Europejski Competência w kosmicznej technologii nuklearnej

Xavier Averty, kierownik programu w CEA, poinformował, że organizacja ta opracowuje nuklearny, termiczny i elektryczny napęd kosmiczny od lat 80. XX wieku i pozostaje jedyną europejską organizacją badawczą posiadającą takie możliwości. Zgromadzone kompetencje pozycjonują Europa jako lidera w jedynej technologii umożliwiającej szybką podróż do Marte.

Projekty Alumni i RocketRoll nie są odosobnionymi inicjatywami. Representam to strategiczna integracja, w ramach której francuskie badania, europejski przemysł lotniczy i ramy regulacyjne kontynentalnej agencji kosmicznej zbiegają się w celu osiągnięcia konkretnego celu: umożliwienia misji Marte o czasie trwania zgodnym z bezpieczeństwem astronautycznym i żywotnością biologiczną.

Metoda odkrywania poprzez stare dane

Marcelo z Oliveira Souza nie odwoływał się do egzotycznej fizyki ani nie projektował nowych silników. W projekcie Ele zastosowano podejście metodologiczne, w którym stare dane orbitalne działają jak filtr geometryczny. Dane z 2015 roku dotyczące asteroidy 2001 CA21 opisują wydłużoną elipsę o niskim nachyleniu, która przecina orbity Terra i Marte. Później Observações udoskonalił tę orbitę, zmieniając jej kształt, ale początkowe dane oferowały coś rzadkiego: płaszczyznę odniesienia do testowania ekstremalnych kątów przejścia.

Badacz narzucił ścisłą zasadę: jakakolwiek trajektoria kandydata musiała mieścić się w granicach pięciu stopni od płaszczyzny orbity asteroidy. Usando, solwer dla Lambert, standardowego narzędzia astrodynamicznego, które oblicza możliwe trajektorie między dwoma punktami w przestrzeni, symulował trzy przyszłe okna marsjańskiej opozycji. Lata 2027 i 2029 nie powiodły się. Zapotrzebowanie na energię wzrosło za bardzo lub geometria uniemożliwiała zamknięcie obwodu powrotnego.

Okno 2031 zachowywało się inaczej. Produziu to dwie kompletne architektury podróżujące w obie strony, obie wylatujące z Terra tego samego dnia w kwietniu, różniące się jedynie czasem tranzytu i opcjami pobytu na Marsie.

Teoria Transformar w rzeczywistość

Artykuł opublikowany w Acta Astronautica nie dotyczy inżynierii pojazdów, budżetów masowych, profili wlotów ani obliczeń absorpcji ciepła. Jednakże Oferece stanowi numeryczny dowód na to, że szybka i zamknięta geometria misji dla Marte istnieje w rzeczywistych danych efemeryd orbitalnych. Rozwiązanie pozostaje nienaruszone w przypadku oscylacji pozycyjnych, które odzwierciedlają niepewność obserwacyjną.

Pytanie brzmi teraz, czy inne wczesne rozwiązania dotyczące asteroid kodują podobne modele. Populacja Levantamento pozostaje do przyszłych prac. Na razie 226-dniowa podróż istnieje tylko na papierze. Transformá wykonany z metalu i paliwa będzie wymagał silnika odpowiadającego ambicjom opisanym w geometrii.