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    Pesquisador calcula trajetórias ótimas para Marte e Mercúrio para uma espaçonave com propulsão elétrica

    Crédito:RUDN University

    O matemático da Universidade RUDN propôs um método para calcular a trajetória ótima de espaçonaves com propulsão elétrica, cujo impulso é milhares de vezes menor que o químico, mas é capaz de funcionar por anos. Esses motores são mais adequados para missões interplanetárias. Os matemáticos calcularam os parâmetros de voo da sonda espacial com esse motor para Marte e Mercúrio. O artigo é publicado na revista Cosmic Research .

    Os motores de foguetes químicos criam um grande impulso, que permite colocar toneladas de carga em órbita por alguns minutos. Ao mesmo tempo, uma grande quantidade de combustível é consumida. Uma vez que a espaçonave está no espaço sideral, um grande impulso torna-se desnecessário, especialmente para estações interplanetárias automáticas que podem voar para seus destinos durante anos.

    Um sistema de propulsão elétrica (EPS) é mais adequado para essas missões. O propelente em um sistema de propulsão elétrica é gás ionizado, que é acelerado em um campo magnético. Devido ao baixo consumo do propelente, o EPS é capaz de funcionar por muito tempo.

    "Por causa dos baixos níveis de empuxo de EPS, pode ser usado de forma mais eficaz apenas a distâncias suficientemente grandes dos objetos de atração (planetas ou luas massivas), ou seja, em voos interplanetários, "explica o matemático Alexey Ivanyukhin.

    De acordo com ele, no caso do uso de EPS nas proximidades de um corpo maciço, a aceleração do jato disponível pode ser extremamente baixa em relação à aceleração gravitacional - no nível de 10 -5 -10 -4 . Mas nas trajetórias interplanetárias, o nível de aceleração do jato do EPS não é muito inferior à gravidade do sol, e sua proporção pode ser 10 -2 -10 -1 .

    Alexey Ivanyukhin lembrou que para a exploração do sistema solar na virada do século os EPS têm sido usados ​​como sistema de propulsão primário. As primeiras dessas espaçonaves foram Deep Space 1 (um asteróide e dois cometas voando), Smart-1 (inserção da órbita lunar), Hayabusa (entrega de amostras de solo do asteroide Itokawa), Dawn (vôo consecutivo para os asteróides Vesta e Ceres).

    Os matemáticos da Universidade RUDN resolveram o problema de otimização da trajetória de espaçonaves com EPS. Eles determinaram a massa útil máxima possível da espaçonave e as características ideais do sistema de propulsão, o mais adequado para cada uma das missões consideradas.

    Um modelo ampliado de sistemas de espaçonaves e características específicas que refletem o nível atual de tecnologia (por exemplo, a relação entre a massa do painel solar e a energia elétrica) foram usados ​​para determinar esses parâmetros.

    Os pesquisadores consideraram missões a Marte e Mercúrio. Os cálculos mostraram que a sonda espacial com EPS e com as características especificadas será capaz de chegar a Marte em 350 dias na data de início de 30 de abril, 2035. A transferência para Mercúrio levará cerca de 3.000 dias.

    Além do mais, matemáticos mostraram que, para uma ampla classe de trajetórias, o valor máximo da massa útil da espaçonave é alcançado na trajetória com o motor em funcionamento constante, isso é, com o empuxo mínimo possível necessário para o vôo.

    "Isso sugere que o aumento do empuxo, o que reduzirá os custos de combustível, é ineficaz em comparação com o aumento da massa necessária do próprio sistema de propulsão. Isso se deve ao principal problema da exploração espacial - a falta de fontes de energia compactas e poderosas, "Alexey Ivanyukhin explica.

    Ele e seus colegas estão planejando continuar as pesquisas nessa direção.

    "Por exemplo, pretendemos considerar missões a asteróides para entregar solo ou voos para a lua. É possível considerar um modelo mais detalhado de funcionamento do EPS ou painéis solares. Desenvolvedores de EPS e naves espaciais estão interessados ​​em tais estudos, "Alexey Ivanyukhin conclui.


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