Новый экономичный маршрут к Луне: учёные нашли способ сэкономить топливо и сохранить связь

Исследователи из Португалии, Бразилии и Франции предложили инновационный способ перелёта от Земли к Луне. Их метод позволяет сократить расход топлива и не терять связь с Землёй — ключевое преимущество для будущих космических миссий.

В чём суть открытия

Вместо прямого пути учёные предложили сложную траекторию через точку Лагранжа L1 — область между Землёй и Луной, где гравитационное притяжение двух небесных тел уравновешивается.

Перелёт разбивается на два этапа:

1. Космический аппарат выходит с околоземной орбиты и направляется к орбите вокруг точки L1. Большую часть этого участка он проходит по естественной траектории, используя особенности гравитации и минимизируя расход топлива.
2. После пребывания на промежуточной орбите в районе L1 аппарат переходит ко второму этапу — выходу на лунную орбиту.

Неожиданный поворот в расчётах

Ранее считалось, что выгоднее входить на нужную траекторию с ветви, расположенной ближе к Земле. Однако моделирование 30 млн маршрутов показало: более экономичный вариант предполагает, что аппарат сначала подходит ближе к Луне, а затем входит на траекторию с противоположной стороны.

Результат: новый маршрут требует на 58,80 м/с меньше топлива по сравнению с самым экономичным из ранее известных вариантов. При общей оценке перелёта в 3342,96 м/с это заметная экономия — ведь каждый дополнительный метр в секунду требует значительных затрат горючего.

Как удалось найти решение

Учёные применили метод, основанный на теории функциональных связей. Его преимущества:

• снижает вычислительные затраты;
• позволяет просчитывать намного больше вариантов полёта (в исследовании проверили 30 млн маршрутов против 280 тыс. в более ранних работах).

Ключевые преимущества нового маршрута

1. Экономия топлива. Даже небольшое снижение расхода критически важно для космических миссий: это позволяет либо взять больше полезной нагрузки, либо продлить срок работы аппарата.
2. Непрерывная связь. На промежуточной орбите возле L1 космический аппарат сохраняет связь и с Землёй, и с Луной. Это решает проблему, с которой столкнулась миссия Artemis 2: тогда связь с Землёй временно пропадала, когда корабль оказался за Луной.
3. Гибкость миссии. Аппарат может оставаться на орбите возле L1 до тех пор, пока не будет готов продолжить полёт. Это даёт возможность скорректировать планы без спешки и риска.

Ограничения и перспективы

Исследование учитывает влияние только Земли и Луны, не принимая во внимание гравитацию Солнца и других небесных тел. Если добавить эти факторы, можно найти ещё более выгодные маршруты — но с оговорками:

• траектория будет сильно зависеть от даты запуска;
• «окно» для старта станет уже: расчёты придётся проводить под конкретное положение Солнца, и модель, созданная для одного дня, не подойдёт для другого.

Тем не менее работа имеет большое значение как пример системного подхода к поиску нестандартных решений. Метод может пригодиться не только для полётов к Луне, но и для других космических задач, где важны:

• экономия топлива;
• надёжная связь;
• гибкость планирования миссии.

Результаты исследования опубликованы в журнале Astrodynamics. Авторы работы — Аллан Кардек де Алмейда Жуниор, Витор Мартинс де Оливейра и Леонардо Барбоза Торрес дос Сантос.