В космических путешествиях топливо является драгоценным ресурсом. Для перехода космического корабля с одной орбиты на другую требуется топливо, и количество маневров, которые может выполнить космический корабль, ограничено его запасом топлива.
Исследователи обнаружили, что некоторые орбитальные траектории допускают изменение орбиты без использования топлива. Однако расчет этих траекторий также требует больших вычислительных затрат. Исследование опубликовано в журнале Astrodynamics.
Теория узлов, математическая дисциплина, изучающая замкнутые кривые в трех измерениях, оказалась полезным инструментом для поиска этих траекторий. Теория узлов позволяет исследователям визуализировать сложные орбитальные траектории и находить наиболее эффективные маршруты.
«Раньше, когда такие организации, как НАСА, хотели проложить маршрут, их расчеты основывались либо на грубой силе, либо на догадках», - сказал аспирант-исследователь по астродинамике Дэнни Оуэн из Университета Суррея. «Наш новый метод четко показывает все возможные маршруты, по которым космический корабль мог бы перемещаться из пункта А в пункт В, при условии, что обе орбиты имеют общий уровень энергии».
Новый метод значительно упрощает задачу планирования миссий.
«Мы думаем об этом как о космической карте метро», - сказал Оуэн.
Навигация космических аппаратов - сложная задача, поскольку ничто в космосе не имеет фиксированного положения. Навигаторам приходится учитывать вращение Земли, вращение пункта назначения и движение самого космического корабля.
Использование теории узлов для расчета орбитальных траекторий может помочь навигаторам космических аппаратов экономить топливо и планировать более эффективные миссии. Исследователи протестировали свой метод на различных планетных системах, включая Луну и спутники Юпитера и Сатурна.
«Новая лунная гонка вдохновляет разработчиков миссий по всему миру на исследование топливосберегающих маршрутов, которые позволят лучше и результативнее исследовать окрестности Луны», - сказал соавтор исследования, преподаватель орбитальной механики Никола Барези из Университета Суррея.