Net zoals navigatiesystemen een einde maakten aan de noodzaak om te discussiëren over de beste route naar huis, hebben wetenschappers van de Universiteit van Surrey een nieuwe methode ontwikkeld om de optimale routes voor toekomstige ruimtemissies te vinden zonder de noodzaak om brandstof te verspillen. Het artikel is gepubliceerd in het tijdschrift Astrodynamics .

De nieuwe methode maakt gebruik van wiskunde om alle mogelijke routes van de ene baan naar de andere te onthullen, zonder giswerk of met behulp van enorme computerkracht.

Danny Owen, die de techniek ontwikkelde in het Surrey Space Center, zei:"Als mensen als NASA vroeger een route wilden uitstippelen, waren hun berekeningen afhankelijk van brute kracht of giswerk.

"Onze nieuwe techniek onthult netjes alle mogelijke routes die een ruimtevaartuig van A naar B kan nemen, zolang beide banen een gemeenschappelijk energieniveau delen.

"Dit maakt het plannen van missies veel eenvoudiger. We beschouwen het als een buizenkaart voor de ruimte."

De afgelopen decennia zijn ruimtemissies steeds meer afhankelijk geworden van het vermogen om de loop van het pad van een satelliet door de ruimte te veranderen zonder brandstof te gebruiken.

Eén manier om dit te doen is het vinden van 'heteroclinische verbindingen':de paden waardoor ruimtevaartuigen van de ene baan naar de andere kunnen overstappen zonder brandstof te gebruiken.

De wiskunde voor het vinden van deze paden is complex. Ze wordt meestal berekend door enorme rekenkracht te gebruiken om de ene optie na de andere te doorlopen, of door een 'intelligente gok' te maken en deze vervolgens verder te onderzoeken.

Deze nieuwe techniek maakt gebruik van een wiskundig gebied dat de knopentheorie wordt genoemd, om snel ruwe trajecten te genereren, die vervolgens kunnen worden verfijnd. Door dit te doen kunnen ruimtevaartorganisaties een volledige lijst krijgen van alle mogelijke routes vanuit een aangewezen baan. Ze kunnen dan degene kiezen die het beste bij hun missie past, net zoals je een route zou kunnen kiezen door de metrokaart te bestuderen.

De techniek werd met succes getest op verschillende planetenstelsels, waaronder de maan en de Galilese manen van Jupiter. Beide zijn de focus van huidige en toekomstige missies.

Dr. Nicola Baresi, docent Orbital Mechanics aan de Universiteit van Surrey, zei:“Aangespoord door het Artemis-programma van NASA inspireert de nieuwe maanrace missieontwerpers over de hele wereld om brandstofefficiënte routes te onderzoeken die de ruimte beter en efficiënter kunnen verkennen. nabijheid van de maan.

"Onze techniek maakt die lastige taak niet alleen eenvoudiger, maar kan ook worden toegepast op andere planetenstelsels, zoals de ijzige manen van Saturnus en Jupiter."

Meer informatie: Danny Owen et al, Toepassingen van knopentheorie op de detectie van heterokliene verbindingen tussen quasi-periodieke banen, Astrodynamica (2024). DOI:10.1007/s42064-024-0201-0

Aangeboden door Universiteit van Surrey