Ученые разработали новый способ снижения расхода топлива при полетах к Луне за счет использования гравитационного взаимодействия между Землей и Луной. Как сообщает New-Science.ru, исследователи предложили маршрут, основанный на применении так называемых гравитационных «магистралей», позволяющих космическим аппаратам двигаться с минимальными энергетическими затратами.
Читайте: Госдума планирует ввести несколько новых запретов
Авторы работы установили, что наиболее экономичная траектория не является ни самой короткой, ни самой прямой. Вместо этого аппарат должен выполнить сложный маневр с использованием области возле точки Лагранжа L1 — зоны между Землей и Луной, где силы притяжения двух небесных тел взаимно уравновешиваются. По данным исследования, новая схема позволила сократить необходимое изменение скорости как минимум на 58,80 метра в секунду по сравнению с ранее известными оптимальными маршрутами.
Результаты исследования опубликованы в журнале Astrodynamics. Исследователь из University of Coimbra Аллан Кардек де Алмейда Жуниор пояснил, что в космонавтике даже минимальное увеличение скорости требует значительных затрат топлива, поэтому поиск более эффективных траекторий имеет принципиальное значение. Снижение расхода горючего позволяет уменьшить стоимость миссий либо увеличить массу полезной нагрузки.
Точка Лагранжа L1 представляет собой область, где гравитационные силы двух крупных объектов находятся в равновесии. В системе Земля — Луна она расположена между двумя телами на прямой линии. Аналогичные точки используются и в системе Солнце — Земля, где размещаются аппараты для наблюдения за Солнцем, поскольку в этой области звезда не перекрывается ни Землей, ни Луной.
Предложенная схема полета предполагает, что аппарат сначала проходит вблизи Луны, а затем входит в гравитационный коридор возле L1. Эти естественные траектории формируются динамикой системы Земля — Луна и позволяют перемещаться почти без дополнительных затрат энергии. По словам ученых, наиболее эффективный маршрут оказался связан не с прямым входом в область L1 со стороны Земли, а с предварительным тесным сближением с Луной.
Исследователи смоделировали около 30 миллионов возможных траекторий. Для сравнения, в более ранних работах анализировалось примерно 280 тысяч вариантов. Такой объем вычислений позволил обнаружить, что облет Луны перед выходом к точке L1 действует как гравитационная праща, значительно снижая нагрузку на двигатели в ключевые моменты миссии.
В расчетах использовалась ограниченная круговая задача трех тел, где учитывались Земля, Луна и космический аппарат с пренебрежимо малой массой. Для упрощения вычислений специалисты применили теорию функциональных связей, позволяющую заранее учитывать основные физические ограничения при построении маршрута.
Особую роль в модели играют орбиты Ляпунова возле точки L1. Несмотря на их неустойчивость, вокруг этих траекторий формируются устойчивые и неустойчивые многообразия, которые ученые сравнивают с незримыми космическими магистралями. Именно по ним аппарат может перемещаться практически без расхода топлива.
Согласно расчетам, маршрут от Земли до области L1 требует изменения скорости на 3342,96 метра в секунду. Полный перелет с выходом на лунную орбиту — около 3991,60 метра в секунду и занимает примерно 32 дня. Хотя такой путь уступает по скорости более прямым схемам, исследователи считают его перспективным благодаря меньшему расходу топлива, возможности создания промежуточных орбит возле L1 и потенциально более стабильной связи с Землей.
Авторы работы отметили, что в модели не учитывалось влияние Солнца и других небесных тел. По их словам, в реальных условиях солнечная гравитация может позволить найти еще более экономичные маршруты, однако такие траектории будут доступны только в определенные периоды при благоприятном расположении объектов Солнечной системы.
Читайте также:
- Новые правила ЖКХ вступили в силу: россиянам грозит перерасчет платежей с 1 мая
- С 1 мая грозят изменения в правилах езды для российских водителей
- Названо 5 законных способов реально увеличить пенсию в 2026 году
