Billedkredit: NASA
NASAs astronom Martin Lo har udarbejdet, hvad han mener er en række lavenergiflyvevejer, som rumfartøjer kan tage for at minimere de brændstof, de har brug for for at bevæge sig rundt i vores solsystem. Hver planet og måne har fem punkter i nærheden af dem, hvor tyngdekraften udbalancerer, kaldet Lagrange-punkter - ved at netværke dem sammen har Lo arbejdet på stier, der vil bruge meget lidt brændstof til at rejse fra planet til planet. Det første rumfartøj, der drager fordel af sit arbejde, er NASAs Genesis-mission, som vil samle solpartikler og derefter returnere dem tilbage til Jorden.
En "motorvej" gennem solsystemet, der ligner en lang række virtuelle snoede tunneler og ledninger omkring Solen og planeterne, som det er tænkt af en ingeniør ved NASAs Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Californien, kan skære den mængde brændstof, der kræves til fremtidig plads missioner.
Systemet blev kaldt Interplanetary Superhighway, og blev designet af Martin Lo, hvis software blev brugt til at hjælpe med at designe flyvevejen til NASAs Genesis-mission, der i øjeblikket bruger denne "motorvej i rummet" på sin mission til at indsamle solvindpartikler til at vende tilbage til Jorden .
De fleste missioner er designet til at drage fordel af den måde, tyngdekraften trækker på et rumfartøj, når det svinger ved et legeme såsom en planet eller en måne. Lo's koncept drager fordel af en anden faktor, solens træk på planeterne eller en planetes træk på dens nærliggende måner. Kræfter fra mange retninger annullerer næsten hinanden og efterlader stier gennem tyngdekraftfelterne, hvor rumfartøjet kan rejse.
Hver planet og måne har fem placeringer i rummet, der kaldes Lagrange-punkter, hvor det ene krops tyngdekraft afbalancerer et andet. Rumfartøjer kan omgås der mens de brænder meget lidt brændstof. For at finde den interplanetære motorvej, kortlagde Lo nogle mulige flystier mellem Lagrange-punkterne, varierende afstanden fra rumfartøjet ville gå, og hvor hurtigt eller langsomt det ville køre. Som tråde, der var snoet sammen for at danne et reb, dannede de mulige flyveve rør i rummet. Lo planlægger at kortlægge disse rør for hele solsystemet.
Lo's forskning er baseret på teoretisk arbejde begyndt i slutningen af det 19. århundrede af den franske matematiker Henri Poincar ?. I 1978 var NASAs International Sun-Earth Explorer 3 den første mission til at bruge baner med lav energi omkring et Lagrange-punkt. Senere ved hjælp af lavenergibaner mellem Jorden og Månen sendte controllere ved NASA's Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Md., Rumfartøjet til det første møde med en komet, Comet Giacobini-Zinner, i 1985.
I 1991 blev en anden metode til analyse af lavenergibaner brugt af ingeniører fra JPL og det japanske rumfartsagentur for at gøre det muligt for den japanske Hiten-mission at nå månen. Inspireret af dette banebrydende arbejde og forskning, der blev udført af videnskabsfolk på Barcelona-universitetet, udtænkte Lo teorien om den interplanetære hovedvej.
Lo og hans kolleger har forvandlet den underliggende matematik i Interplanetary Superhighway til et værktøj til mission design kaldet "LTool", ved hjælp af modeller og algoritmer udviklet ved Purdue University, West Lafayette, Ind. Den nye LTool blev brugt af JPL-ingeniører til at redesigne flyvningen sti til Genesis-mission til at tilpasse sig en ændring i lanceringsdatoer. Genesis lanceret i august 2001.
Flyvevejen blev designet til, at rumfartøjet skulle forlade Jorden og rejse til kredsløb Lagrange-punktet. Efter fem sløjfer omkring dette Lagrange-punkt falder rumfartøjet ud af bane uden nogen manøvrer og passerer derefter Jorden til et Lagrange-punkt på den modsatte side af planeten. Endelig vender det tilbage til Jordens øvre atmosfære for at droppe sine prøver af solvind i Utah-ørkenen.
”Genesis behøver ikke at bruge noget brændstof overhovedet i en perfekt verden,” sagde Lo. ”Men da vi ikke kan kontrollere de mange variabler, der forekommer under hele missionen, er vi nødt til at foretage nogle korrektioner, når Genesis afslutter sine løkker rundt om et Lagrange-punkt på Jorden. Besparelserne på brændstoffet omsættes til en bedre og billigere mission. ”
Lo tilføjede, ”Dette koncept garanterer ikke let adgang til alle dele af solsystemet. Jeg kan dog forestille mig et sted, hvor vi muligvis konstruerer og servicerer videnskabelige platforme omkring et af Månens Lagrange-punkter. Da Lagrange-punkter er vartegn for Interplanetary Superhighway, kan vi muligvis skifte rumfartøjer til og fra sådanne platforme. ” Et team ved NASAs Johnson Space Center, Houston, der arbejder med NASA Exploration Team, foreslår en dag at bruge den interplanetære Superhighway til fremtidige menneskelige rumopgaver.
”Lo's arbejde har ført til gennembrud i forenkling af missionskoncepter til menneskelig og robotudforskning ud over bane på lav jord,” sagde Doug Cooke, leder af Johnsons Advanced Development Office. ”Disse forenklinger resulterer i færre pladsbiler, der er nødvendige for en bred vifte af mission-muligheder.”
Arbejdet med Interplanetary Superhighway for design af rummission blev nomineret til en Discover Innovation Award af Discover magasinredaktører og et eksternt ekspertpanel.
JPL administreres for NASA af Californien Institut for Teknologi, Pasadena. Besøg Internettet på: http://www.genesismission.org/ for at få flere oplysninger om Genesis-missionen.
Original kilde: NASA / JPL News Release
