Evropa vyvíjí jaderný pohon, aby dosáhla Marsu za pouhých 56 dní

Orbitální zkratka objevená v datech starověkých asteroidů umožňuje zpáteční cestu k Marte za pouhých 226 dní, přičemž zpáteční cesta trvá 56 dní. Trasa je geometricky platná v rámci současné konfigurace sluneční soustavy a otevírá se v roce 2031. Porém, její dosažení vyžaduje jaderný tepelný pohon, technologii, kterou Europa již vyvíjí a testuje s partnerskými agenturami.

Extrémně rychlou trajektorii identifikoval astrofyzik Marcelo z Oliveira Souza, z Universidade Estadual z Norte Fluminense. Ele použil předběžná orbitální data z roku 2015 z asteroidu 2001 CA21 jako referenční geometrický model a vytvořil plán analýzy pro testování úhlů přenosu mezi Terra a Marte, které konvenční přístupy nezachycují.

Geometrie, která vzdoruje chemickému pohonu

Kosmická loď odlétající z Terra 20. dubna 2031 dorazí na oběžnou dráhu Marsu o 56 dní později. Posádka by zůstala na povrchu po dobu pěti týdnů a vrátila se na Terra 135 dní po startu Marte, což by znamenalo celkem 226 dní. Para zpáteční trajektorie, tato časová osa je radikálně kratší než jakýkoli design mise s lidskou posádkou, který kdy byl koncipován.

Náročný chemický pohon vyžaduje sedm až devět měsíců jen na cestu ven. Rychlosti potřebné k dosažení 56 dnů tranzitu zničí jakýkoli konvenční chemický scénář. Nadměrná hyperbolická rychlost pro tuto trajektorii dosahuje 16,9 kilometrů za sekundu, což vyžaduje 15krát více energie než standardní mise Marte.

Alternativa zvaná „extrémní“ dále zkracuje celkovou dobu na 153 dní, přičemž kombinuje 33 dní na cestě ven, 30 dní na povrchu a 90 dní na zpáteční cestě. Porém tato možnost vyžaduje 40krát více energie než konvenční mise a dosahuje rychlosti vzletu 27,5 kilometrů za sekundu, což je nad teoretickým limitem jakéhokoli již použitého chemického stupně. K příletu k Marte by došlo rychlostí 16,6 kilometrů za sekundu a opětovnému vstupu do atmosféry Terra rychlostí 15,1 kilometrů za sekundu, což jsou hodnoty, které testují limity materiálů tepelné ochrany, které jsou stále ve vývoji.

Proč problém řeší pouze jaderný pohon

Studie publikovaná v časopise Acta Astronautica dochází k závěru, že chemické rakety nemohou tuto energetickou mezeru zaplnit. Jedinou identifikovanou technologickou pákou je jaderný tepelný pohon neboli NTP, který ohřívá kapalný vodík přes jádro reaktoru a vytlačuje plyn se zhruba dvojnásobnou účinností než chemické spalování.

Technologie Essa nezůstává v teoretické oblasti. Francouzská výzkumná agentura CEA zahájila v roce 2023 studii proveditelnosti s názvem Alumni, vyvinutou ve spolupráci s ArianeGroup a Framatome pro Agência Espacial Europeia. Oficiální oznámení agentury podrobně uvádí, že cílem je snížit tranzity na Marte, čímž se sníží vystavení astronautů kosmickému záření během prodlouženého letu.

CEA také vyvíjí paralelní linii výzkumu nazvanou RocketRoll, zaměřenou na jaderný elektrický pohon pro mise, kde sluneční světlo nestačí pro solární panely. Projekty Ambos vstupují do evropského technologického plánu, který se zaměřuje na prototyp kolem roku 2035, což je časová osa dostatečně blízko startu v roce 2031, aby byl provozně relevantní.

Leia Também

Apple končí s výrobou modelu iPhone 14 a SE, aby se příští rok zaměřil na umělou inteligenci

Nová obrazovka iPhonu 20 slibuje revoluci ve vizuálním zážitku

Cameron Diaz oznámila narození třetího potomka s Benjim Maddenem

Evropská Competência ve vesmírné jaderné technologii

Xavier Averty, programový manažer CEA, uvedl, že organizace vyvíjí jaderný tepelný a elektrický vesmírný pohon od 80. let a zůstává jedinou evropskou výzkumnou organizací s touto schopností. Nashromážděné kompetence řadí Europa jako lídra v jediné technologii schopné umožnit rychlé cestování do Marte.

Projekty Alumni a RocketRoll nejsou izolované iniciativy. Representam je strategická integrace, ve které se francouzský výzkum, evropský letecký průmysl a regulační rámec kontinentální vesmírné agentury sbližují ke konkrétnímu cíli: umožnit misi Marte s dobou trvání kompatibilní s astronautickou bezpečností a biologickou životaschopností.

Metoda objevování pomocí starých dat

Marcelo z Oliveira Souza nevyvolával exotickou fyziku ani nenavrhoval nové motory. Ele použil metodologický přístup, kdy stará orbitální data fungují jako geometrický filtr. Data z roku 2015 z asteroidu 2001 CA21 popsala protáhlou elipsu s nízkým sklonem, která protínala oběžné dráhy Terra a Marte. Později Observações tuto oběžnou dráhu zdokonalil a změnil její tvar, ale počáteční data nabídla něco vzácného: referenční rovinu pro testování extrémních přenosových úhlů.

Výzkumník stanovil přísné pravidlo: jakákoli kandidátská trajektorie musela zůstat v rozmezí pěti stupňů od orbitální roviny asteroidu. Usando řešič pro Lambert, standardní astrodynamický nástroj, který počítá možné trajektorie mezi dvěma body v prostoru, simuloval tři budoucí okna marťanské opozice. Roky 2027 a 2029 selhaly. Potřeba energie příliš vzrostla nebo geometrie bránila uzavření vratného okruhu.

Okno 2031 se chovalo jinak. Produziu dvě kompletní okružní architektury obě odlétající z Terra ve stejný den v dubnu, liší se pouze dobou přepravy a možnostmi pobytu na Marsu.

Transformar teorie do reality

Článek publikovaný v Acta Astronautica se nezabývá konstrukcí vozidel, hmotnostními rozpočty, profily sání nebo výpočty tepelné absorpce. Oferece však numericky dokazuje, že geometrie rychlé a uzavřené mise pro Marte existuje v rámci skutečných dat efemerid orbity. Řešení zůstává nedotčeno při polohových oscilacích, které odrážejí nejistotu pozorování.

Otázkou nyní je, zda jiné rané řešení asteroidů kódují podobné modely. Populace Levantamento zůstává pro budoucí práci. 226denní cesta zatím existuje pouze na papíře. Transformá v kovu a pohonné hmotě bude vyžadovat motor, který odpovídá ambicím, které geometrie popisuje.