Ученые нашли способ изменять орбиты космических аппаратов без использования топлива

В космических путешествиях топливо является драгоценным ресурсом. Для перехода космического корабля с одной орбиты на другую требуется топливо, и количество маневров, которые может выполнить космический корабль, ограничено его запасом топлива.

Фото из открытых источников / NASA

Исследователи обнаружили, что некоторые орбитальные траектории допускают изменение орбиты без использования топлива. Однако расчет этих траекторий также требует больших вычислительных затрат. Исследование опубликовано в журнале Astrodynamics.

Фото из открытых источников / На диаграммах представлены варианты возможных маршрутов, по которым космический корабль мог бы перемещаться между различными регионами вблизи Луны / Изображение Дэнни Оуэна и Николы Барези

Теория узлов, математическая дисциплина, изучающая замкнутые кривые в трех измерениях, оказалась полезным инструментом для поиска этих траекторий. Теория узлов позволяет исследователям визуализировать сложные орбитальные траектории и находить наиболее эффективные маршруты.

«Раньше, когда такие организации, как НАСА, хотели проложить маршрут, их расчеты основывались либо на грубой силе, либо на догадках», - сказал аспирант-исследователь по астродинамике Дэнни Оуэн из Университета Суррея. «Наш новый метод четко показывает все возможные маршруты, по которым космический корабль мог бы перемещаться из пункта А в пункт В, при условии, что обе орбиты имеют общий уровень энергии».

Новый метод значительно упрощает задачу планирования миссий.

«Мы думаем об этом как о космической карте метро», - сказал Оуэн.

Навигация космических аппаратов - сложная задача, поскольку ничто в космосе не имеет фиксированного положения. Навигаторам приходится учитывать вращение Земли, вращение пункта назначения и движение самого космического корабля.

Использование теории узлов для расчета орбитальных траекторий может помочь навигаторам космических аппаратов экономить топливо и планировать более эффективные миссии. Исследователи протестировали свой метод на различных планетных системах, включая Луну и спутники Юпитера и Сатурна.

«Новая лунная гонка вдохновляет разработчиков миссий по всему миру на исследование топливосберегающих маршрутов, которые позволят лучше и результативнее исследовать окрестности Луны», - сказал соавтор исследования, преподаватель орбитальной механики Никола Барези из Университета Суррея.