Wiskundige van de RUDN University heeft een methode voorgesteld voor het berekenen van het optimale traject van ruimtevaartuigen met elektrische voortstuwing, wiens stuwkracht duizenden keren minder is dan die van chemische, maar hij kan jaren mee. Deze motoren zijn het meest geschikt voor interplanetaire missies. Wiskundigen berekenden de vluchtparameters van de ruimtesonde met zo'n motor naar Mars en Mercurius. Het artikel is gepubliceerd in het tijdschrift Kosmisch onderzoek .

Chemische raketmotoren zorgen voor een grote stuwkracht, waarmee tonnen vracht een paar minuten in een baan om de aarde kunnen worden gebracht. Tegelijkertijd, er wordt enorm veel brandstof verbruikt. Als het ruimtevaartuig eenmaal in de ruimte is, een grote stuwkracht wordt overbodig, vooral voor automatische interplanetaire stations die jarenlang naar hun bestemming kunnen vliegen.

Een elektrisch voortstuwingssysteem (EPS) is beter geschikt voor dergelijke missies. Het drijfgas in een elektrisch voortstuwingssysteem is geïoniseerd gas, die wordt versneld in een magnetisch veld. Door het lage verbruik van het drijfgas, de EPS kan heel lang werken.

"Vanwege de lage stuwkracht van EPS, het kan alleen het meest effectief worden gebruikt op voldoende grote afstanden van de aantrekkende objecten (planeten of massieve manen), d.w.z., bij interplanetaire vluchten, " legt wiskundige Alexey Ivanyukhin uit.

Volgens hem, in het geval van het gebruik van EPS in de buurt van een massief lichaam, de beschikbare straalversnelling kan extreem laag zijn in verhouding tot de zwaartekrachtversnelling - op het niveau van 10 ⁻⁵ -10 ⁻⁴ . Maar op interplanetaire banen, het niveau van jetversnelling van de EPS is niet veel minder dan de zwaartekracht van de zon, en hun verhouding kan 10 . zijn ⁻² -10 ⁻¹ .

Alexey Ivanyukhin herinnerde eraan dat voor de verkenning van het zonnestelsel rond de eeuwwisseling EPS is gebruikt als primair aandrijfsysteem. De eerste van dergelijke ruimtevaartuigen waren Deep Space 1 (een asteroïde en twee kometen vliegen langs), Smart-1 (invoeging van een baan om de maan), Hayabusa (levering van grondmonsters van de asteroïde Itokawa), Dawn (opeenvolgende vlucht naar de asteroïden Vesta en Ceres).

Wiskundigen van de RUDN University hebben het probleem van baanoptimalisatie voor ruimtevaartuigen met EPS opgelost. Ze bepaalden de maximaal mogelijke bruikbare massa van het ruimtevaartuig en de optimale eigenschappen van het voortstuwingssysteem, de meest geschikte voor elk van de beschouwde missies.

Een vergroot model van ruimtevaartuigsystemen en specifieke kenmerken die het huidige technologieniveau weerspiegelen (bijvoorbeeld de verhouding van de massa van het zonnepaneel tot elektrisch vermogen) werden gebruikt om deze parameters te bepalen.

De onderzoekers overwogen missies naar Mars en Mercurius. Berekeningen hebben aangetoond dat de ruimtesonde met EPS en met de gespecificeerde kenmerken Mars in 350 dagen zal kunnen bereiken op de startdatum van 30 april, 2035. De overbrenging naar Mercurius duurt ongeveer 3000 dagen.

Daarnaast, wiskundigen hebben aangetoond dat voor een brede klasse van trajecten, de maximale waarde van bruikbare ruimtevaartuigmassa wordt bereikt op het traject met de constant draaiende motor, dat is, met de minimaal mogelijke stuwkracht die nodig is voor de vlucht.

"Dit suggereert dat de toename in stuwkracht, waardoor de brandstofkosten dalen, is niet effectief in vergelijking met de toename van de vereiste massa van het voortstuwingssysteem zelf. Dit komt door het grootste probleem van ruimteverkenning:het ontbreken van compacte en krachtige energiebronnen, " legt Alexey Ivanyukhin uit.

Hij en zijn collega's zijn van plan het onderzoek in deze richting voort te zetten.

"Bijvoorbeeld, we zijn van plan missies naar asteroïden te overwegen om grond of vluchten naar de maan te leveren. Het is mogelijk om een ​​gedetailleerder werkingsmodel van de EPS of zonnepanelen te overwegen. Ontwikkelaars van EPS en ruimtevaartuigen zijn geïnteresseerd in dergelijke studies, "Alexey Ivanyukhin besluit.