Исследования смоделировали 30 миллионов различных космических траекторий; техника требует меньше топлива и может удешевить миссии.
Исследователи разработали математический метод, позволяющий с большей точностью рассчитать наиболее экономичные маршруты путешествий между орбитами разных небесных тел. Чтобы продемонстрировать это, они рассчитали путь между орбитами Земли и Луны, который более эффективен, чем любой другой, уже описанный в научной литературе. Исследование опубликовано в журнале Астродинамика.
Новый маршрут между двумя небесными телами требует расхода топлива, который на 58,80 м/с (метров в секунду) ниже, чем уже описанные самые дешевые маршруты. Это значение может показаться небольшим, учитывая общую расчетную стоимость рейса – 3342,96 м/с – но оно оказывает существенное влияние на стоимость проекта. «Когда речь идет о космических путешествиях, каждый метр в секунду эквивалентен гигантскому расходу топлива»— отмечает Аллан Кардек де Алмейда Жуниор, исследователь из Университета Коимбры и главный автор работы, в которой также участвовали университеты Порту и Эворы (Португалия), Парижская обсерватория (Франция) и UPE (Университет Пернамбуку) и USP (Университет Сан-Паулу).
Метод основан на теории функциональных связей, что снижает вычислительные затраты при моделировании космических путешествий. Это позволило ученым смоделировать гораздо большее количество различных траекторий и прийти к ответу. «более доступный».
В ходе работы, использованной в качестве эталона для проекта, для достижения результата было выполнено 280 тысяч симуляций, а исследовательской группе Алмейды удалось смоделировать 30 миллионов различных маршрутов.
ОТ ЗЕМЛИ ДО ЛУНЫ В ЭКОНОМИЧЕСКОМ КЛАССЕ
Траектория, прочерченная Алмейдой и его сотрудниками для вывода космического корабля с Земли на лунную орбиту, была разделена на 2 участка. В первом случае космический корабль покинет орбиту Земли и перейдет на орбиту вокруг точки Лагранжа L1 – области между Землей и Луной, в которой силы, действующие со стороны двух тел, уравновешивают друг друга. Большую часть этого маршрута судно будет руководствоваться «разнообразие», естественная траектория, ведущая на эту орбиту.
Но указанный путь оказался иным, чем ожидалось. Большинство существующих моделей предполагают, что эффективнее было бы войти в диапазон на ближайшей к Земле ветке, но моделирование, проведенное командой, показало, что на самом деле наиболее экономичный маршрут проходил ближе к Луне и входил в диапазон на противоположной стороне.
Витор Мартинс де Оливейра, научный сотрудник IME (Института математики, статистики и информатики) USP и соавтор работы, объясняет, что поиск подобных решений является одним из преимуществ использования теории функциональных связей: «Вместо того, чтобы предполагать, что часть разнообразия легче перенести ближе к Земле, мы можем использовать систематический анализ с более быстрыми методами, чтобы попытаться найти не столь тривиальные решения».
Используя систему управления, космический корабль сможет удерживаться на этой промежуточной орбите столько времени, сколько необходимо, пока миссия не будет готова ко второй части пути – когда она выйдет на лунную орбиту. Что «космический трансфер» Это также является преимуществом, поскольку во время ожидания не происходит прерывания связи ни с Землей, ни с Луной.
«Миссия «Артемида-2″, например, провела некоторое время без связи с Землей, потому что она находилась прямо за Луной. Рекомендуемая нами орбита — это решение, при котором космический корабль поддерживает непрерывную связь»подчеркивает Оливейра.
Расследование поддержала компания Фапесп (проекты 21/11306-0 и 22/12785-1). Леонардо Барбоса Торрес душ Сантос, доктор философии из Инпе (Национальный институт космических исследований), получивший стипендию Фонда, также подписал статью.
БОЛЬШЕ ЭКОНОМИИ В ОПРЕДЕЛЕННЫЕ ДАТЫ
Несмотря на то, что маршрут Алмейды и его сотрудников является более экономичным, чем описанные ранее, он не является самым дешевым из возможных билетов. Используемое моделирование учитывало только гравитацию Луны и Земли, игнорируя другие небесные тела, такие как Солнце.
Его включение может привести к еще большей скидке, но оно ограничивает временной интервал запуска. «Надо было бы провести моделирование для конкретного положения Солнца. Например, если мы смоделируем день запуска миссии 23 декабря, мы получим результаты, действительные только для миссии, запущенной в этот день».подчеркивает Алмейда.
Даже в этих случаях метод, разработанный командой для проведения большего количества симуляций, может быть применен для поиска лучшей траектории. «Систематический анализ, который мы применяем в нашей работе, — это то, что в дальнейшем можно будет использовать чаще»предполагает исследователь.
Этот текст был первоначально опубликован Agência Fapesp 29 апреля 2026 года. Содержание бесплатно для повторного распространения со ссылкой на источник и адаптировано к стандарту RichWeNews.
