Математики предложили дешевый и быстрый способ добраться до Марса

Ученые из США и Италии предложили свой способ путешествия к Марсу. По их словам, он позволяет отправляться к Красной планете не только во время стартового окна: хотя для достижения цели понадобится больше времени, уйдут ограничения на время запуска и достигается существенная экономия топлива. Результаты своих исследований авторы опубликовали на ресурсе препринтов arXiv.org, а кратко с ними можно ознакомиться на сайте Scientific American.

Наиболее выгодное время для полета космического корабля с Земли на Марс обусловлено особым взаимным расположением двух планет. Это приводит к тому, что такой полет возможен во время узкого стартового окна раз в 26 месяцев.

Ученые захотели уйти от такого ограничения, предложив отказаться от так называемой траектории Гомана — Ветчинкина. Эта эллиптическая траектория предполагает переход между двумя орбитами — с низкой (Земли) на высокую (Марса). Маневр включает в себя ускорение корабля в двух точках траектории: при уходе с низкой орбиты и на входе на высокую орбиту.

Новый метод исследователи назвали баллистическим захватом. Вместо вылета к месту встречи с Марсом на определенной точке орбиты («прицеливания»), космические аппараты будут выводиться на планетную орбиту, двигаться по ней с меньшей скоростью, и поджидать, пока притяжение приближающегося Марса само не затянет корабль к нужной точке. Таким образом, новый подход позволит отказаться от сжигания тонн топлива, необходимого при замедлении корабля (для попадания в нужную точку орбиты).

Основной результат авторов заключается в анализе параметров приближения к Марсу. Их работа, как сообщается, поддерживается корпорацией Boeing, а всего подобными исследованиями в небесной механике ученые занимаются более двадцати лет.

Новый метод прибавит как минимум несколько месяцев к продолжительности полета — что делает его малопригодным для управляемых миссий (риск облучения в путешествии на Марс и так считается слишком высоким). Однако возможность отказаться от стартовых окон делает этот подход полезным для грузовых кораблей: они смогут регулярно доставлять стройматериалы и другие ресурсы для марсианских баз.

Аналогичный маневр на низкоэнергетической трансферной орбите в начале 1990-х годов использовала японская автоматическая межпланетная станция Hiten. Это позволило ей за три месяца достичь Луны (вместо нескольких суток — при использовании траектории Гомана-Ветчинкина). Маневр, использованный Hiten, был предложен математиком Эдвардом Белбраном, являющимся одним из соавторов исследования, обсуждаемого в Scientific American.