Podczas wysyłania statku kosmicznego na Marsa obecna preferowana metoda obejmuje strzelanie w kierunku Marsa z pełną prędkością, a następnie wykonanie manewru hamowania, gdy statek znajdzie się wystarczająco blisko, aby zwolnić i przenieść go na orbitę.
Ten rodzaj manewru, znany jako metoda „transferu Hohmanna”, jest skuteczny. Ale jest również dość drogi i bardzo zależy od czasu. Dlatego właśnie proponowany jest nowy pomysł, który polegałby na wysłaniu statku kosmicznego przed orbitą Marsa, a następnie oczekiwaniu na nadejście Marsa i zgarnięcie go.
Jest to tak zwane „przechwytywanie balistyczne”, nowa technika zaproponowana przez profesora Francesco Topputo z Politechniki w Mediolanie i Edwarda Belbruno, wizytującego współpracującego badacza z Uniwersytetu Princeton i byłego członka NASA Jet Propulsion Laboratory.
W swoim artykule badawczym, opublikowanym w arXiv Astrophysics pod koniec października, przedstawili zalety tej metody w porównaniu z tradycyjnymi. Oprócz ograniczenia kosztów paliwa wychwytywanie balistyczne zapewniłoby również pewną elastyczność, jeśli chodzi o uruchamianie okien.
Obecnie wystrzeliwania między Ziemią a Marsem są ograniczone do okresu, w którym rotacja między dwiema planetami jest w sam raz. Pomiń to okno i musisz poczekać kolejne 26 miesięcy, aż pojawi się nowe.
Jednocześnie wysłanie rakiety w kosmos, przez ogromną zatokę oddzielającą orbitę Ziemi i Marsa, a następnie wystrzelenie silników odrzutowych w przeciwnym kierunku, aby zwolnić, wymaga ogromnej ilości paliwa. To z kolei oznacza, że statek kosmiczny odpowiedzialny za transport satelitów, łazików i (jednego dnia) astronautów musi być większy i bardziej skomplikowany, a zatem droższy.
Jak Belbruno powiedział Space Magazine za pośrednictwem poczty elektronicznej: „Ta nowa klasa transferów jest bardzo obiecująca, ponieważ daje nowe podejście do przyszłych misji Marsa, które powinny obniżyć koszty i ryzyko. Ta nowa klasa transferów powinna mieć zastosowanie do wszystkich planet. To powinno dać wiele nowych możliwości misji. ”
Pomysł ten został po raz pierwszy zaproponowany przez Belbruno, gdy pracował dla JPL, gdzie próbował wymyślić modele numeryczne dla trajektorii niskoenergetycznych. „Po raz pierwszy wpadłem na pomysł schwytania balistycznego na początku 1986 r., Pracując nad studium JPL o nazwie LGAS (Lunar Get Away Special)” - powiedział. „Badanie polegało na umieszczeniu małego elektrycznego statku kosmicznego o masie 100 kg na orbicie wokół Księżyca, który został po raz pierwszy wyrzucony ze specjalnego kanistra„ Odejdź ”na promie kosmicznym.”
Test LGAS nie był wielkim sukcesem, ponieważ minęły dwa lata, zanim trafił na Księżyc. Ale w 1990 roku, kiedy Japonia chciała uratować nieudanego orbitera księżycowego, Hitena, przedstawił propozycje próby schwytania balistycznego, które szybko zostały włączone do misji.
„Czas lotu w tym przypadku wynosił 5 miesięcy” - powiedział. „Z powodzeniem wykorzystano go w 1991 roku, aby dostać Hiten na Księżyc”. Od tego czasu projekt LGAS był wykorzystywany w innych misjach księżycowych, w tym w misji SMART-1 ESA w 2004 r. I misji GRAIL NASA w 2011 r.
Ale w przyszłych misjach, które wiążą się ze znacznie większymi odległościami i wydatkami paliwa, Belbruno czuł, że najbardziej skorzysta z tej metody. Niestety pomysł spotkał się z pewnym oporem, ponieważ żadna misja nie wydawała się odpowiednia dla tej techniki.
„Od 1991 roku, kiedy Hiten w Japonii wykorzystał nowy transfer przechwytywania balistycznego na Księżyc, wydawało się, że znalezienie użytecznego dla Marsa nie było możliwe ze względu na znacznie większą odległość Marsa i jego dużą prędkość orbitalną wokół Słońca. Udało mi się go jednak znaleźć na początku 2014 r. Z moim kolegą Francesco Topputo. ”
To prawda, że nowa metoda ma pewne wady. Po pierwsze, statek kosmiczny wysłany przed orbitą Marsa potrzebowałby więcej czasu na wejście na orbitę niż ten, który spowalnia się, aby ustanowić orbitę.
Ponadto metoda transferu firmy Hohmann jest sprawdzona i niezawodna. Jedno z najbardziej udanych zastosowań tego manewru miało miejsce we wrześniu, kiedy Mars Orbiter Mission (MOM) wykonał swoją historyczną orbitę wokół Czerwonej Planety. To nie tylko pierwszy raz naród azjatycki dotarł na Marsa, ale także po raz pierwszy jakakolwiek agencja kosmiczna osiągnęła orbitę Marsa za pierwszym razem.
Niemniej jednak możliwości ulepszenia w stosunku do obecnej metody wysyłania jednostek na Marsa są podekscytowane ludźmi z NASA. Jak powiedział James Green, dyrektor NASA Planetary Science Division w wywiadzie dla Amerykański naukowiec: „To przyciąga wzrok. Ta [technika chwytania balistycznego] może mieć zastosowanie nie tylko do jej robotycznego końca, ale także do końca ludzkiej eksploracji. ”
Nie zdziw się, jeśli nadchodzące misje na Marsa lub do zewnętrznego Układu Słonecznego będą wykonywane z większą elastycznością i przy mniejszym budżecie.
