Badacz opracował "skrót" na Marsa. Lot w 153 dni już nie brzmi jak żart

Na pierwszy rzut oka odległość między Ziemią a Marsem nie powinna stwarzać aż takiego problemu. W najbliższym punkcie zbliżenia, czyli wtedy, gdy obie planety są po tej samej stronie Słońca, Mars oddala się od Ziemi o "zaledwie" 55 mln km. To w sumie mniej niż połowa odległości Ziemia–Słońce.

Co jednak istotne rakiety nie latają w linii prostej, a taka podróż międzyplanetarna to też ciągłe negocjowanie z grawitacją: Słońca, Ziemi, Marsa. Najkorzystniejsza i najbardziej energooszczędna trasa, którą do tej pory opracowano prowadziła przez eliptyczną orbitę Hohmanna, która w jednym punkcie styka się z orbitą Ziemi, a w drugim z orbitą Marsa. Jednak i ta droga zajmowałaby około 6-9 miesięcy w jedną stronę.

Tymczasem w prestiżowym czasopiśmie Acta Astronautica ukazało się badanie brazylijskiego fizyka Marcelo de Oliveira Souza z Uniwersytetu Stanowego Północnego Rio de Janeiro, które pokazuje, jak skrócić ten czas.

Według analizy badacza wszystko zmienia wykorzystanie precyzyjnych parametrów orbitalnych planetoid. Dotychczas kalkulacje opierały się głównie na precyzyjnych danych planetarnych, pomijając dane o planetoidach.

Souza skupił się na analizie planetoidy 2001 CA21. W początkowych badaniach jej tor przecinał orbity Ziemi i Marsa. Choć później, gdy jej tory zaktualizowano, sytuacja nie wyglądała już tak mocno korzystnie, to przelotne podatności orbitalne pozwoliły zbadać możliwość zastosowania toru lotu planetoidy do wyznaczania tras szybszych lotów międzyplanetarnych.

Tor takiej planetoidy to jedno, ale badacz musiał też wziąć pod uwagę zjawisko opozycji Marsa, które pojawia się co 26 miesięcy, kiedy Ziemia mija Marsa, ustawiając się z nim po tej samej stronie Słońca. 

Przeanalizował takie zjawiska w latach: 2027, 2029 oraz 2031 jako potencjalne okna transferowe. Okazało się, że najbardziej sprzyjające warunki wystąpią w 2031 r., kiedy konfiguracja Ziemi i Marsa najbardziej pokryje się z płaszczyzną orbity badanej planetoidy.

"Opozycja Marsa w 2031 r. umożliwia realizację dwóch pełnych misji w dwie strony, które można zrealizować w czasie krótszym niż 12 miesięcy, jeżeli trajektoria lotu zostanie oparta o płaszczyznę planetoidy CA21. To doskonale pokazuje, jak dane dotyczące małych ciał niebieskich można wykorzystać do szybkiej identyfikacji nowych możliwości transferu międzyplanetarnego" – podkreślił naukowiec.

Według jego badania taka odpowiednia synchronizacja danych orbitalnych może skrócić czas lotu na Marsa i powrotu, co w sumie mogłoby dać ok. 153 dni na misję, znacznie "ograniczając koszty i zwiększając bezpieczeństwo przyszłych misji kosmicznych".

Jak zaznaczył autor, nie trzeba od razu kopiować tego badania, ale analiza trajektorii konkretnej planetoidy pokazuje, w jaki sposób można usprawnić wstępną selekcję optymalnych tras. "Dobrze zdefiniowana geometria toru orbit małych ciał niebieskich już na wstępnym etapie projektowania misji może posłużyć jako narzędzie przesiewowe przy typowaniu szybkich transferów międzyplanetarnych" – zaznaczył na koniec brazylijski fizyk.