Når du sender romfartøy til Mars, innebærer den nåværende, foretrukne metoden å skyte romfartøyer mot Mars i full fart, for deretter å utføre en bremsemanøver når skipet er nær nok til å bremse det og bringe det i bane.
Denne typen manøvre er kjent som “Hohmann Transfer” -metoden, og er kjent for å være effektiv. Men det er også ganske dyrt og er veldig avhengig av timing. Derfor foreslås en ny idé som vil innebære å sende romfartøyet ut foran Mars 'banebane og deretter vente på at Mars skal komme videre og øse det opp.
Dette er det som kalles “Ballistic Capture”, en ny teknikk foreslått av professor Francesco Topputo fra Polytechnic Institute of Milan og Edward Belbruno, en besøkende tilknyttet forsker ved Princeton University og tidligere medlem av NASAs Jet Propulsion Laboratory.
I forskningsartikelen, som ble publisert i arXiv Astrophysics i slutten av oktober, redegjorde de for fordelene med denne metoden kontra tradisjonelle. I tillegg til å kutte drivstoffkostnadene, vil ballistisk fangst også gi en viss fleksibilitet når det gjelder lanseringsvinduer.
For øyeblikket er oppskytninger mellom Jorden og Mars begrenset til periode der rotasjonen mellom de to planetene er helt riktig. Gå glipp av dette vinduet, og du må vente i ytterligere 26 måneder på at en ny skal komme.
Samtidig krever det mye drivstoff å sende en rakett ut i verdensrommet, gjennom den enorme bukten som skiller Jordens og Mars 'bane, og deretter skyte skyveposter i motsatt retning for å bremse. Dette betyr igjen at romskipet som er ansvarlig for transport av satellitter, rovere og (en dag) astronauter må være større og mer komplisert, og dermed dyrere.
Som Belbruno fortalte Space Magazine via e-post: “Denne nye klassen for overføringer er veldig lovende for å gi en ny tilnærming til fremtidige Mars-oppdrag som bør redusere kostnader og risiko. Denne nye klassen for overføringer bør være gjeldende for alle planetene. Dette skulle gi alle mulige nye muligheter for oppdrag. ”
Ideen ble først foreslått av Belbruno mens han jobbet for JPL, der han prøvde å komme med numeriske modeller for lavenergi-bane. "Jeg kom ideen om ballistisk fangst først opp i begynnelsen av 1986 da jeg jobbet med en JPL-studie kalt LGAS (Lunar Get Away Special)," sa han. "Denne studien involverte å sette et bittelitt 100 kg solenergisk romfartøy i bane rundt Månen som først ble kastet ut fra en Get Away Special Canister på romfergen."
Testet av LGAS var ikke en rungende suksess, da det ville gå to år før den kom til Månen. Men i 1990, da Japan var ute etter å redde sin mislykkede månebane, Hiten, sendte han inn forslag til et ballistisk fangstforsøk som raskt ble innlemmet i oppdraget.
"Flytidspunktet for denne var 5 måneder," sa han. "Det ble brukt med suksess i 1991 for å få Hiten til månen." Og siden den gang har LGAS-designen blitt brukt til andre måneoppdrag, inkludert ESAs SMART-1-oppdrag i 2004 og NASAs GRAIL-oppdrag i 2011.
Men det er i fremtidige oppdrag, som involverer mye større avstander og forbruk av drivstoff, at Belbruno mente mest ville dra nytte av denne metoden. Dessverre møtte ideen en viss motstand, da ingen oppdrag virket godt egnet til teknikken.
Helt siden 1991 da Japanske Hiten brukte den nye ballistiske fangstoverføringen til Månen, føltes det at det ikke var mulig å finne en nyttig for Mars på grunn av Mars mye lengre avstand og dens høye banehastighet om Solen. Imidlertid kunne jeg finne en i begynnelsen av 2014 med min kollega Francesco Topputo. ”
Gitt, det er noen ulemper med den nye metoden. For det første vil et romskip sendt ut foran Mars 'banebane ta lengre tid å komme inn i bane enn et som bremser seg selv for å etablere bane.
I tillegg er Hohmann Transfer-metoden en tidstestet og pålitelig. En av de mest vellykkede applikasjonene av denne manøveren fant sted tilbake i september, da Mars Orbiter Mission (MOM) gjorde sin historiske bane rundt den røde planeten. Dette utgjorde ikke bare første gang en asiatisk nasjon nådde Mars, det var også første gang et romfartsbyrå hadde oppnådd en Mars-bane på første forsøk.
Likevel har mulighetene for forbedringer i forhold til den nåværende metoden for å sende håndverk til Mars folk på NASA begeistret. Som James Green, direktør for NASAs Planetary Science Division, sa i et intervju med Vitenskapelig amerikansk: "Det er en øyeåpner. Denne [ballistiske fangstteknikken] kunne ikke bare gjelde her på robotenden, men også på den menneskelige undersøkelsesenden. ”
Ikke bli overrasket hvis kommende oppdrag til Mars eller det ytre solsystemet blir utført med større fleksibilitet og med et strammere budsjett.
