Weinig brandstof, maar goed in astrofysica? Het is mogelijk om met minder dan 30 Altair-dollars per dag door het zonnestelsel te reizen met behulp van het Interplanetary Transport Network (ITN).
De ITN is gebaseerd op zwaartekrachthulpmanoeuvres en banen met een lage energieoverdracht rond en tussen Lagrange-punten. Met behulp van de ITN is het theoretisch mogelijk om het zonnestelsel te verkennen met een buitengewoon zuinig brandstofverbruik, zolang je maar een overvloed aan geduld hebt en het niet erg vindt om een vaak omslachtige route naar je bestemming te nemen.
Als je je het hele zonnestelsel voorstelt als een rubberen plaat die is vervormd door zwaartekrachtbronnen, dan zijn de planeten eigenlijk slechts kleine verdiepingen van verschillende diepten die in de zijkanten van de overkoepelende zwaartekrachtbron van de zon worden gedrukt.
Wat belangrijk is voor dit verhaal, is dat de randen van die kleine verdiepingen bijna vlak zijn ten opzichte van de anders steile hellingen die door de zon en de planeten zijn gecreëerd. Het kost veel minder energie om op deze platte randen te bewegen, dan wanneer je de steile hellingen probeert op te klimmen.
De vlakke rand die aanwezig is rond de zwaartekrachtbron van de aarde is land gemarkeerd door Lagrange punt 1 (of L1) dat direct tussen de zon en de aarde ligt - en Lagrange punt 2 (L2) aan de andere kant van de aarde, direct weg van de zon .
Het is mogelijk voor een ruimtevaartuig om een Lagrange-punt te draaien en rond de zon te worden gedragen met heel weinig energieverbruik. Het is omdat je in wezen de boeggolf van de aarde berijdt terwijl deze om de zon draait - dus je wordt met dezelfde snelheid rond de aarde gedragen als de aarde (30 kilometer per seconde) zonder dat je daarbij veel brandstof hoeft te verbranden.
Ook vertegenwoordigen de Lagrange-punten verbindingspunten om een lage energieoverdracht tussen verschillende planetaire banen mogelijk te maken. Alsof de ruimte-tijd kromming van het zonnestelsel zorgt voor een gigantisch skateboardpark, is het mogelijk om van L1 af te stappen en een traject naar Venus te volgen - of je kunt over de vlakke rand van de zwaartekracht van de aarde gaan voor ongeveer 3 miljoen kilometer naar L2 en stap dan uit op een lang kronkelend pad naar de L1 van Mars. Hier kun je misschien weer rusten voordat je misschien naar Mars 'L2 schuift en vervolgens naar Jupiter.
Wiskundige analyse van de zwaartekrachtsinteracties tussen drie of vier lichamen (zeg maar je ruimtevaartuig, de aarde en de zon - en voeg dan ook Mars toe) - is complex en heeft enkele overeenkomsten met de chaostheorie. Maar een dergelijke analyse kan onderling verbonden paden dwars door het zonnestelsel identificeren, die ITN-voorstanders 'buizen' noemen.
ITN-principes zijn door een aantal ruimtevaartmissies aangenomen om brandstof te besparen. Edward Belbruno stelde een lage energie maanoverdracht voor om de Japanse sonde te krijgen Hiten in een baan om de maan in 1991, ondanks dat het slechts 10% van de brandstof had die nodig is voor een traditioneel trans-lunair inbrengtraject. De manoeuvre was succesvol, hoewel de reistijd naar de maan vijf maanden was in plaats van de traditionele drie dagen. NASA's Genesis-missie en de ESA's SMART-1 worden ook geacht gebruik te hebben gemaakt van ITN-achtige trajecten met een laag energieverbruik.
Dus verarmde lifters, misschien kun je nog steeds die grote tour van planeten maken met behulp van de ITN - maar zorg ervoor dat je een handdoek inpakt, het zal eenheel lange reis.
(Aanbevolen lezing: Ross, S.D. (2006) Het interplanetaire transportnetwerk. Amerikaanse wetenschapper 94(3), 230–237.)
