Mapa de tubos em torno de planetas e luas tornado possível pela teoria dos nós

Crédito:Astrodinâmica (2024). DOI:10.1007/s42064-024-0201-0

Assim como a navegação por satélite eliminou a necessidade de discutir sobre a melhor rota para casa, cientistas da Universidade de Surrey desenvolveram um novo método para encontrar as rotas ideais para futuras missões espaciais sem a necessidade de desperdiçar combustível. O artigo foi publicado na revista Astrodynamics .

O novo método usa matemática para revelar todas as rotas possíveis de uma órbita para outra sem suposições ou usando enorme poder computacional.

Danny Owen, que desenvolveu a técnica no Centro Espacial de Surrey, disse:“Anteriormente, quando empresas como a NASA queriam traçar uma rota, os seus cálculos baseavam-se na força bruta ou em suposições.

“A nossa nova técnica revela claramente todas as rotas possíveis que uma nave espacial poderia seguir de A para B, desde que ambas as órbitas partilhem um nível de energia comum.

"Isso torna a tarefa de planejar missões muito mais simples. Pensamos nisso como um mapa tubular para o espaço."

Nas últimas décadas, as missões espaciais têm dependido cada vez mais da capacidade de alterar o curso da trajetória de um satélite no espaço sem utilizar combustível.

Uma maneira de fazer isso é encontrar “conexões heteroclínicas” – os caminhos que permitem que as espaçonaves se transfiram de uma órbita para outra sem usar combustível.

A matemática para encontrar esses caminhos é complexa – geralmente calculada usando um vasto poder de computação para analisar uma opção após outra ou fazendo uma “suposição inteligente” e depois investigando-a mais detalhadamente.

Esta nova técnica utiliza uma área da matemática chamada teoria dos nós para gerar rapidamente trajetórias aproximadas – que podem então ser refinadas. Ao fazer isso, as agências espaciais podem obter uma lista completa de todas as rotas possíveis a partir de uma órbita designada. Eles podem então escolher aquele que melhor se adapta à sua missão – da mesma forma que você escolhe uma rota estudando o mapa do metrô.

A técnica foi testada com sucesso em vários sistemas planetários – incluindo a Lua e as luas galileanas de Júpiter. Ambos são o foco das missões atuais e futuras.

Nicola Baresi, professor de mecânica orbital na Universidade de Surrey, disse:"Estimulada pelo programa Artemis da NASA, a corrida à lua nova está inspirando projetistas de missões em todo o mundo a pesquisar rotas com baixo consumo de combustível que possam explorar melhor e com mais eficiência o vizinhança da lua.

"A nossa técnica não só torna essa tarefa complicada mais simples, mas também pode ser aplicada a outros sistemas planetários, como as luas geladas de Saturno e Júpiter."

Mais informações: Danny Owen et al, Aplicações da teoria dos nós à detecção de conexões heteroclínicas entre órbitas quase periódicas, Astrodinâmica (2024). DOI:10.1007/s42064-024-0201-0
Fornecido pela Universidade de Surrey

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