Źródło zdjęcia: NASA
Astronom NASA, Martin Lo, opracował, jak wierzy, szereg ścieżek lotu o niskiej energii, które statek kosmiczny może pokonać, aby zminimalizować zużycie paliwa potrzebnego do poruszania się po naszym Układzie Słonecznym. Każda planeta i księżyc mają pięć punktów w pobliżu, w których równoważy się grawitacja, zwanych punktami Lagrange'a - łącząc je ze sobą, Lo opracował ścieżki, które zużyją bardzo mało paliwa do podróży z planety na planetę. Pierwszym statkiem kosmicznym, który skorzysta z jego pracy, będzie misja Genesis NASA, która zbierze cząstki słoneczne, a następnie zwróci je z powrotem na Ziemię.
„Autostrada” przez Układ Słoneczny przypominająca szeroki wachlarz wirtualnych tuneli i kanałów wokół Słońca i planet, jak przewidział inżynier z NASA Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Kalifornia, może obniżyć ilość paliwa potrzebną do przyszłej przestrzeni kosmicznej misje.
System o nazwie Interplanetary Superhighway został opracowany przez Martina Lo, którego oprogramowanie posłużyło do zaprojektowania toru lotu dla misji Genesis NASA, która obecnie korzysta z tej „autostrady w kosmosie” w swojej misji zbierania cząstek wiatru słonecznego w celu powrotu na Ziemię .
Większość misji została zaprojektowana tak, aby wykorzystać sposób, w jaki grawitacja przyciąga statek kosmiczny, gdy leci nim ciało takie jak planeta lub księżyc. Koncepcja Lo wykorzystuje inny czynnik, przyciąganie Słońca przez planety lub przyciąganie planety do pobliskich księżyców. Siły z wielu kierunków niemal się znoszą, pozostawiając ścieżki przez pola grawitacyjne, w które może podróżować statek kosmiczny.
Każda planeta i księżyc ma pięć miejsc w przestrzeni zwanych punktami Lagrange'a, w których grawitacja jednego ciała równoważy się z innym. Statek kosmiczny może orbitować tam, spalając bardzo mało paliwa. Aby znaleźć międzyplanetarną autostradę, Lo zamapował niektóre możliwe trasy lotu między punktami Lagrange, zmieniając odległość, jaką statek kosmiczny pokonałby i jak szybko lub wolno podróżowałby. Podobnie jak nici skręcone razem w celu utworzenia liny, możliwe tory lotu uformowały rury w przestrzeni. Lo planuje zmapować te lampy dla całego układu słonecznego.
Badania Lo oparte są na pracach teoretycznych rozpoczętych pod koniec XIX wieku przez francuskiego matematyka Henri Poincara ?. W 1978 roku NASA International Sun-Earth Explorer 3 była pierwszą misją wykorzystującą niskoenergetyczne orbity wokół punktu Lagrange'a. Później, używając ścieżek o niskiej energii między Ziemią a Księżycem, kontrolery w NASA Goddard Space Flight Center, Greenbelt, MD, wysłali statek kosmiczny na pierwsze spotkanie z kometą, kometą Giacobini-Zinner, w 1985 roku.
W 1991 r. Inżynierowie z JPL i Japońskiej Agencji Kosmicznej zastosowali inną metodę analizy orbit o niskiej energii, aby umożliwić japońskiej misji Hiten dotarcie na Księżyc. Zainspirowany tą pionierską pracą i badaniami przeprowadzonymi przez naukowców z Uniwersytetu w Barcelonie, Lo opracował teorię autostrady międzyplanetarnej.
Lo i jego koledzy zamienili matematykę Interplanetary Superhighway w narzędzie do projektowania misji o nazwie „LTool”, wykorzystujące modele i algorytmy opracowane na Purdue University, West Lafayette, Ind. Nowy LTool został wykorzystany przez inżynierów JPL do przeprojektowania lotu ścieżka do misji Genesis, aby dostosować się do zmiany dat premiery. Genesis została wydana w sierpniu 2001 roku.
Ścieżka lotu została zaprojektowana tak, aby statek kosmiczny opuścił Ziemię i podróżował na orbitę punktu Lagrange'a. Po pięciu pętlach wokół tego punktu Lagrange'a statek kosmiczny spadnie z orbity bez żadnych manewrów, a następnie przejdzie przez Ziemię do punktu Lagrange po przeciwnej stronie planety. Wreszcie powróci do górnej atmosfery ziemskiej, aby zrzucić próbki wiatru słonecznego na pustyni Utah.
„Genesis nie musiałby w ogóle używać paliwa w idealnym świecie” - powiedział Lo. „Ponieważ jednak nie jesteśmy w stanie kontrolować wielu zmiennych występujących podczas misji, musimy wprowadzić pewne poprawki, gdy Genesis kończy pętle wokół punktu Lagrange'a na Ziemi. Oszczędności na paliwie przekładają się na lepszą i tańszą misję. ”
Lo dodał: „Ta koncepcja nie gwarantuje łatwego dostępu do każdej części układu słonecznego. Mogę jednak wyobrazić sobie miejsce, w którym moglibyśmy budować i obsługiwać platformy naukowe wokół jednego z księżycowych punktów Lagrange. Ponieważ punkty Lagrange'a są punktami orientacyjnymi dla Międzyplanetarnej Autostrady, możemy być w stanie przetoczyć statek kosmiczny na takie platformy iz powrotem. ” Zespół z Johnson Space Center NASA w Houston, współpracujący z zespołem eksploracyjnym NASA, proponuje kiedyś skorzystać z Interplanetary Superhighway do przyszłych misji kosmicznych na ludziach.
„Prace Lo doprowadziły do przełomów w upraszczaniu koncepcji misji w zakresie eksploracji ludzi i robotów poza orbitą nisko Ziemi” - powiedział Doug Cooke, kierownik Biura Zaawansowanego Rozwoju Johnson. „Uproszczenia te skutkują mniejszą liczbą pojazdów kosmicznych potrzebnych do szerokiego zakresu opcji misji”.
Prace nad Interplanetary Superhighway do projektowania misji kosmicznych zostały nominowane do nagrody Discover Innovation Award przez redakcję magazynu Discover i zewnętrzny panel ekspertów.
JPL jest zarządzany dla NASA przez California Institute of Technology, Pasadena. Więcej informacji na temat misji Genesis można znaleźć w Internecie pod adresem: http://www.genesismission.org/.
Oryginalne źródło: NASA / JPL News Release
