Når man sender rumfartøjer til Mars, involverer den nuværende, foretrukne metode skyde rumfartøjer mod Mars i fuld hastighed, hvorefter man udfører en bremsemanøvre, når skibet er tæt nok til at bremse det og bringe det i kredsløb.
Kendt som "Hohmann Transfer" -metoden er denne type manøvre kendt for at være effektiv. Men det er også ret dyrt og er meget afhængig af timing. Derfor foreslås en ny idé, der vil indebære at sende rumfartøjet ud foran Mars 'orbitale sti og derefter vente på, at Mars skulle komme forbi og øse det op.
Dette er hvad der er kendt som ”Ballistic Capture”, en ny teknik foreslået af professor Francesco Topputo fra Polytechnic Institute of Milan og Edward Belbruno, en besøgende tilknyttet forsker ved Princeton University og tidligere medlem af NASAs Jet Propulsion Laboratory.
I deres forskningsartikel, der blev offentliggjort i arXiv Astrophysics i slutningen af oktober, skitserede de fordelene ved denne metode i forhold til traditionelle. Ud over at skære ned på brændstofomkostninger, vil ballistisk indfangning også give en vis fleksibilitet, når det kommer til lanceringsvinduer.
I øjeblikket er lanceringer mellem Jorden og Mars begrænset til en periode, hvor rotationen mellem de to planeter er helt rigtig. Gå glip af dette vindue, og du bliver nødt til at vente yderligere 26 måneder på, at et nyt kommer med.
Samtidig kræver det meget brændstof at sende en raket ud i rummet gennem den enorme kløft, der adskiller Jorden og Mars 'bane, og derefter skyde thrustere i den modsatte retning for at bremse. Dette betyder igen, at rumfartøjet, der er ansvarligt for transport af satellitter, rovere og (en dag) astronauter, skal være større og mere kompliceret og dermed dyrere.
Som Belbruno fortalte Space Magazine via e-mail: ”Denne nye klasse af overførsler er meget lovende for at give en ny tilgang til fremtidige Mars-missioner, der burde sænke omkostninger og risiko. Denne nye klasse af overførsler skal gælde for alle planeter. Dette skulle give alle mulige nye muligheder for missioner. ”
Ideen blev først foreslået af Belbruno, mens han arbejdede for JPL, hvor han forsøgte at komme med numeriske modeller for lavenergibaner. ”Jeg kom først på idéen om ballistisk indfangning i begyndelsen af 1986, da jeg arbejdede på en JPL-undersøgelse kaldet LGAS (Lunar Get Away Special),” sagde han. "Denne undersøgelse involverede at placere et lille 100 kg solelektrisk rumfartøj i kredsløb omkring Månen, der først blev skubbet ud fra en Get Away Special Canister på rumfærgen."
Test af LGAS var ikke en rigtig succes, da det ville gå to år, før den kom til Månen. Men i 1990, da Japan var på udkig efter at redde deres mislykkede månebane, Hiten, fremsatte han forslag til et ballistisk indfangningsforsøg, der hurtigt blev inkorporeret i missionen.
”Flyvningstiden for denne var 5 måneder,” sagde han. ”Det blev med succes brugt i 1991 til at få Hiten til månen.” Og siden den tid er LGAS-designet blevet brugt til andre måneopgaver, herunder ESAs SMART-1-mission i 2004 og NASAs GRAIL-mission i 2011.
Men det er i fremtidige missioner, der involverer langt større afstande og udgifter til brændstof, at Belbruno mente, at det mest gavn af denne metode. Desværre mødte ideen en vis modstand, da ingen missioner syntes godt egnet til teknikken.
”Lige siden 1991, da Japans Hiten brugte den nye ballistiske fangstoverførsel til Månen, føltes det, at det ikke var muligt at finde en nyttig til Mars på grund af Mars meget længere afstand og dens høje orbitalhastighed om Solen. Dog var jeg i stand til at finde en i begyndelsen af 2014 med min kollega Francesco Topputo. ”
Der er givetvis nogle ulemper ved den nye metode. For det første vil et rumfartøj, der blev sendt ud foran Mars 'banebane, tage længere tid at komme ind i bane end et, der bremser sig selv for at etablere bane.
Derudover er Hohmann Transfer-metoden en tidstestet og pålidelig. En af de mest succesrige anvendelser af denne manøvre fandt sted tilbage i september, da Mars Orbiter Mission (MOM) lavede sin historiske bane omkring den røde planet. Dette udgjorde ikke kun første gang, en asiatisk nation nåede Mars, det var også første gang, at ethvert rumfartsbureau havde opnået en Mars-bane ved første forsøg.
Ikke desto mindre har mulighederne for forbedringer i forhold til den nuværende metode til at sende håndværk til Mars folk på NASA begejstrede. Som James Green, direktør for NASAs afdeling for planetarisk videnskab, sagde i et interview med Videnskabelig amerikansk: ”Det er en øjenåbner. Denne [ballistiske indfangningsteknik] kunne ikke kun finde anvendelse her på robotens ende, men også på den menneskelige efterforskningsende. ”
Bliv ikke overrasket, hvis kommende missioner til Mars eller det ydre solsystem udføres med større fleksibilitet og med et strammere budget.
