Un nou studiu citat de IFLScience arată că drumul spre Lună nu este doar o problemă de distanță, ci și de geometrie orbitală, sincronizare și consum de combustibil. După ce au analizat 24 de milioane de traiectorii posibile pentru prima etapă a unei misiuni, fizicienii au identificat o rută pe care o descriu drept cea mai eficientă de până acum pentru a ajunge de la orbita joasă a Pământului la orbita Lunii.
Studiul folosește teoria conexiunilor funcționale, o metodă matematică prin care sunt evaluate numeroase variante de traiectorie. În astrodinamică, eficiența nu este măsurată doar în litri sau kilograme de combustibil, ci prin schimbarea de viteză necesară, cunoscută ca ∆V, exprimată în metri pe secundă. Cu cât ∆V este mai mic, cu atât misiunea are nevoie de mai puțin combustibil pentru aceeași sarcină utilă.
Ce traseu au identificat cercetătorii
Echipa condusă de Dr. Allan Kardec de Almeida, de la Universitatea din Coimbra, a calculat că ruta optimă către orbita lunară necesită 3.925 m/s în ∆V. Potrivit articolului publicat de IFLScience, aceasta este cu 66,7 m/s mai puțin decât cea mai bună soluție găsită anterior. Deși economia pare mică la prima vedere, Almeida a spus într-o declarație citată de publicație că „în călătoriile spațiale, fiecare metru pe secundă înseamnă o cantitate uriașă de combustibil”.
Ruta propusă nu trimite nava direct spre Lună, ci o conduce mai întâi către punctul L1 al sistemului Pământ-Lună, locul în care atracțiile gravitaționale ale celor două corpuri se echilibrează. În loc să se oprească acolo, vehiculul ar urma să descrie o orbită Lyapunov în jurul acestui punct, unde poate rămâne cu un consum foarte mic de combustibil înainte de transferul către orbita lunară.
De ce contează punctul L1
Potrivit cercetătorilor, o astfel de abordare are un avantaj important: menține legătura directă cu Pământul și Luna, spre deosebire de momentele în care o misiune trece în spatele Lunii și pierde simultan contactul cu ambele corpuri. Beneficiile folosirii zonei L1 ca punct intermediar erau cunoscute și înainte, însă studiile anterioare presupuneau, de regulă, o plecare din apropierea Pământului. Noutatea acestui model este că simulările au indicat o variantă mai eficientă, în care nava ocolește Luna și ajunge la orbita Lyapunov dinspre partea îndepărtată, prin aprinderi de motoare făcute la momente precise.
Autorii spun că această rută ar putea fi utilă mai ales pentru transportul de marfă, nu neapărat pentru misiuni cu echipaj. Traseul durează cel puțin aproape 32 de zile, fără a include timpul necesar pentru a intra pe orbita joasă a Pământului și pentru a coborî pe suprafața lunară. Pentru oameni, durata mai mare ar însemna mai multă hrană și apă la bord, ceea ce ar reduce o parte din câștigul obținut prin economisirea combustibilului.
Ce limite are studiul
Rezultatul este însă unul condiționat. Cercetătorii au luat în calcul doar gravitația Pământului și a Lunii, iar IFLScience notează că influența lui Jupiter ar fi probabil prea mică pentru a schimba semnificativ calculele. Soarele, în schimb, poate modifica traiectoriile într-un mod relevant. Din acest motiv, echipa consideră că, în funcție de poziția relativă a Soarelui, Pământului și Lunii într-o anumită zi, pot apărea și opțiuni și mai eficiente, dar doar într-o fereastră temporală îngustă.
Almeida a explicat că rezultatele sunt valabile pentru data de lansare simulată și că o întârziere tehnică ar putea impune recalcularea traseului. Totuși, metodologia folosită ar permite altor echipe să testeze rapid alte date și să caute cea mai bună variantă pentru o lansare concretă.
Studiul este disponibil în regim open access în revista Astrodynamics. Pentru moment, concluzia practică este clară: dacă prioritatea este economia de combustibil, drumul „ideal” spre Lună nu este cel mai scurt, ci cel mai bine calibrat gravitațional.