Afbeelding tegoed: NASA
NASA-astronoom Martin Lo heeft een reeks energiezuinige vliegroutes uitgewerkt die ruimtevaartuigen volgens hem kunnen gebruiken om de brandstof die ze nodig hebben om door ons zonnestelsel te bewegen, tot een minimum te beperken. Elke planeet en maan hebben vijf punten in de buurt van de zwaartekracht, Lagrange-punten genaamd - door ze met elkaar te verbinden, heeft Lo paden uitgewerkt die heel weinig brandstof zullen gebruiken om van planeet naar planeet te reizen. Het eerste ruimtevaartuig dat zijn werk kan benutten, is de Genesis-missie van NASA, die zonnedeeltjes verzamelt en ze vervolgens terugbrengt naar de aarde.
Een 'snelweg' door het zonnestelsel die lijkt op een groot aantal virtuele kronkelende tunnels en leidingen rond de zon en planeten, zoals voorzien door een ingenieur van NASA's Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Californië, kan de hoeveelheid brandstof die nodig is voor toekomstige ruimte verminderen. missies.
Het systeem, genaamd de Interplanetary Superhighway, is bedacht door Martin Lo, wiens software werd gebruikt om te helpen bij het ontwerpen van de vliegroute voor NASA's Genesis-missie, die deze 'snelweg in de ruimte' momenteel gebruikt om zonnewinddeeltjes te verzamelen voor terugkeer naar de aarde .
De meeste missies zijn ontworpen om te profiteren van de manier waarop de zwaartekracht op een ruimtevaartuig trekt wanneer het door een lichaam zoals een planeet of maan zwaait. Lo's concept profiteert van een andere factor, de aantrekkingskracht van de zon op de planeten of de aantrekkingskracht van een planeet op de nabijgelegen manen. Krachten uit vele richtingen heffen elkaar bijna op en laten paden achter door de zwaartekrachtvelden waarin ruimtevaartuigen kunnen reizen.
Elke planeet en maan heeft vijf locaties in de ruimte die Lagrange-punten worden genoemd, waar de zwaartekracht van het ene lichaam het andere in evenwicht brengt. Ruimtevaartuigen kunnen daar cirkelen terwijl ze heel weinig brandstof verbranden. Om de Interplanetaire Supersnelweg te vinden, bracht Lo enkele mogelijke vliegroutes in kaart tussen de Lagrange-punten, variërend in de afstand die het ruimtevaartuig zou afleggen en hoe snel of langzaam het zou reizen. Als draden die samen zijn gedraaid om een touw te vormen, vormden de mogelijke vliegroutes buizen in de ruimte. Lo is van plan deze buizen voor het hele zonnestelsel in kaart te brengen.
Lo's onderzoek is gebaseerd op theoretisch werk dat eind negentiende eeuw is begonnen door de Franse wiskundige Henri Poincar ?. In 1978 was NASA's International Sun-Earth Explorer 3 de eerste missie om energiezuinige banen rond een Lagrange-punt te gebruiken. Later stuurden controllers van NASA's Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Md., Met behulp van energiezuinige paden tussen de aarde en de maan, het ruimtevaartuig naar de eerste ontmoeting met een komeet, komeet Giacobini-Zinner, in 1985.
In 1991 werd door ingenieurs van JPL en de Japanse ruimtevaartorganisatie een andere methode voor het analyseren van energiezuinige banen gebruikt om de Japanse Hiten-missie in staat te stellen de maan te bereiken. Geïnspireerd door dit baanbrekende werk en onderzoek uitgevoerd door wetenschappers van de Universiteit van Barcelona, bedacht Lo de theorie van de Interplanetaire Superhighway.
Lo en zijn collega's hebben de onderliggende wiskunde van de Interplanetary Superhighway omgezet in een tool voor missieontwerp genaamd "LTool", met behulp van modellen en algoritmen ontwikkeld aan Purdue University, West Lafayette, Ind. De nieuwe LTool werd gebruikt door JPL-ingenieurs om de vlucht opnieuw te ontwerpen pad voor de Genesis-missie om zich aan te passen aan een verandering in de lanceringsdata. Genesis is in augustus 2001 gelanceerd.
De vliegroute is ontworpen voor het ruimtevaartuig om de aarde te verlaten en naar het Lagrange-punt te cirkelen. Na vijf lussen rond dit Lagrange-punt, zal het ruimtevaartuig zonder manoeuvres uit de baan vallen en vervolgens door de aarde passeren naar een Lagrange-punt aan de andere kant van de planeet. Ten slotte zal het terugkeren naar de bovenste atmosfeer van de aarde om zijn monsters van zonnewind in de woestijn van Utah af te zetten.
"Genesis zou helemaal geen brandstof hoeven te gebruiken in een perfecte wereld," zei Lo. "Maar omdat we de vele variabelen die zich tijdens de missie voordoen niet kunnen beheersen, moeten we enkele correcties aanbrengen terwijl Genesis zijn loops rond een Lagrange-punt van de aarde voltooit. De besparing op de brandstof vertaalt zich in een betere en goedkopere missie. ”
Lo voegde toe: “Dit concept garandeert geen gemakkelijke toegang tot elk deel van het zonnestelsel. Ik kan me echter een plek voorstellen waar we wetenschappelijke platforms kunnen bouwen en onderhouden rond een van de Lagrange-punten van de Maan. Aangezien Lagrange-punten oriëntatiepunten zijn voor de Interplanetary Superhighway, kunnen we ruimtevaartuigen mogelijk van en naar dergelijke platforms verplaatsen. ” Een team van NASA's Johnson Space Center, Houston, dat samenwerkt met het NASA Exploration Team, stelt voor om ooit de Interplanetary Superhighway te gebruiken voor toekomstige menselijke ruimtemissies.
"Lo's werk heeft geleid tot doorbraken in het vereenvoudigen van missieconcepten voor menselijke en robotische verkenning buiten een lage baan om de aarde", zegt Doug Cooke, manager van Johnson's Advanced Development Office. "Deze vereenvoudigingen resulteren in minder ruimtevoertuigen die nodig zijn voor een breed scala aan missie-opties."
Het werk aan de Interplanetary Superhighway for space mission design werd genomineerd voor een Discover Innovation Award door de redacteuren van Discover en een extern panel van experts.
JPL wordt beheerd voor NASA door het California Institute of Technology, Pasadena. Bezoek voor meer informatie over de Genesis-missie het internet op: http://www.genesismission.org/.
Oorspronkelijke bron: NASA / JPL News Release
