Precis som sat-nav gjorde bort behovet av att argumentera om den bästa vägen hem, har forskare från University of Surrey utvecklat en ny metod för att hitta de optimala vägarna för framtida rymduppdrag utan att behöva slösa bränsle. Uppsatsen är publicerad i tidskriften Astrodynamics .
Den nya metoden använder matematik för att avslöja alla möjliga rutter från en omloppsbana till en annan utan att gissa eller använda enorm datorkraft.
Danny Owen, som utvecklade tekniken vid Surrey Space Center, sa:"Tidigare, när sådana som NASA ville rita en rutt, förlitade sig deras beräkningar på antingen brute force eller gissningar.
"Vår nya teknik avslöjar snyggt alla möjliga rutter som ett rymdskepp skulle kunna ta från A till B, så länge som båda banorna delar en gemensam energinivå.
"Detta gör uppgiften att planera uppdrag mycket enklare. Vi ser det som en rörkarta för rymden."
Under de senaste decennierna har rymduppdrag i allt högre grad förlitat sig på förmågan att ändra kursen för en satellits väg genom rymden utan att använda bränsle.
Ett sätt att göra detta på är att hitta "heterokliniska kopplingar" - de vägar som gör att rymdfarkoster kan förflyttas från en bana till en annan utan att använda bränsle.
Matematiken för att hitta dessa vägar är komplex – vanligen beräknad genom att använda enorm datorkraft för att köra igenom det ena alternativet efter det andra eller genom att göra en "intelligent gissning" och sedan undersöka det ytterligare.
Den här nya tekniken använder ett område inom matematiken som kallas knutteori för att snabbt generera grova banor - som sedan kan förfinas. Genom att göra det kan rymdorganisationer få en fullständig lista över alla möjliga rutter från en angiven omloppsbana. De kan sedan välja den som bäst passar deras uppdrag – ungefär som du kanske väljer en rutt genom att studera tubkartan.
Tekniken testades framgångsrikt på olika planetsystem - inklusive månen och Jupiters galileiska månar. Båda dessa är i fokus för nuvarande och framtida uppdrag.
Dr. Nicola Baresi, lektor i orbitalmekanik vid University of Surrey, sa:"Ansporad av NASA:s Artemis-program inspirerar nymånekapplöpningen uppdragsdesigners runt om i världen att undersöka bränsleeffektiva rutter som bättre och mer effektivt kan utforska månens närhet.
"Vår teknik gör inte bara den besvärliga uppgiften enklare, utan den kan också tillämpas på andra planetsystem, som Saturnus och Jupiters isiga månar."
Mer information: Danny Owen et al, Tillämpningar av knutteorin för att detektera heteroclinic kopplingar mellan kvasi-periodiska banor, Astrodynamics (2024). DOI:10.1007/s42064-024-0201-0
Tillhandahålls av University of Surrey
