Viaceré vesmírne agentúry plánujú v najbližších rokoch vyslať astronautov, kozmonautov a kozmonautov na Mesiac s dlhodobým cieľom vytvoriť tam stálu ľudskú prítomnosť. To zahŕňa aj NASA Program Artemis, ktorej cieľom je do konca desaťročia zaviesť „program udržateľného prieskumu a rozvoja Mesiaca“. Je tu aj čínsky konkurent Russo Medzinárodná mesačná výskumná stanica (ILRS) na vytvorenie série zariadení „na povrchu a/alebo na obežnej dráhe Mesiaca“, ktoré umožnia ziskový výskum.

Okrem týchto programov vedených vládnymi agentúrami existuje mnoho spoločností a mimovládnych organizácií, ktoré dúfajú, že budú podnikať pravidelné cesty na Mesiac, či už za účelom „lunárnej turistiky“ a ťažby alebo výstavby.Mesačná medzinárodná dedinaToto by slúžilo ako duchovný nástupca Medzinárodná vesmírna stanica (ISS). Tieto plány si budú vyžadovať presun veľkého množstva nákladu a nákladu medzi Zemou a Mesiacom počas nasledujúceho desaťročia, čo nie je ľahká úloha. Na vyriešenie tohto problému nedávno vydal tím výskumníkov z USA a Spojeného kráľovstva výzkumná práca O optimálnych trajektóriách pre cestovanie medzi Zemou a Mesiacom.

Tím pozostával z emeritného profesora Thomas Carter od Štátna univerzita vo východnom Connecticute a profesor matematických vied Meyer Homey od Worcesterský polytechnický inštitút. Pre ich štúdium, predtlačová príprava Z ktorých sú dostupné online, Carter a Homey skúmali, ako môže raketoplán prepravovať zásoby na mesačnú základňu a prepravovať zdroje vyťažené z povrchu. Na základe svojich výpočtov dospeli k záveru, že optimálna by bola trajektória, ktorá raketoplán dostane na eliptickú obežnú dráhu a zníži nároky na ťah.

Počas vesmírnych pretekov sa NASA aj sovietsky vesmírny program spoliehajú na voľné návratové trajektórie pri posielaní misií na Mesiac. To pozostávalo z použitia lunárnej gravitácie na vykonanie manévru číslo osem, výsledkom ktorého bol návrat kozmickej lode domov s minimálnymi úpravami obežnej dráhy (zníženie množstva potrebného paliva). Obežné dráhy misií Artemis budú podobné dráham ich predchodcov Apolla v tom, že budú vykonávať aj lety s číslom osem, ktoré sa končia „spadnutím“ do oceánu.

Inými slovami, tieto misie budú jednosmerné. Ale okrem návratu astronautov na Mesiac, zostavenia Lunárnej brány a zriadenia základného tábora Artemis na povrchu je dlhodobým cieľom využiť infraštruktúru Artemis na vytvorenie trvalej ľudskej prítomnosti na Mesiaci. Je tiež potrebné udržiavať veci nákladovo efektívne, čo robí vypúšťanie ťažkých nákladov z povrchu na Mesiac neefektívnym. Ako spoluautor profesor Homey vysvetlil Universe Today prostredníctvom e-mailu, ich návrh počíta s raketoplánom obiehajúcim okolo Zeme a Mesiaca:

„jeden z [the ISS’] „Funkcie“ majú zabrániť posielaniu veľkých nákladov na nízku obežnú dráhu Zeme. Namiesto toho astronautom posielame „kapsuly“ so zásobami a náhradami. dosiahnuť [lunar settlements] Za čo najnižšiu cenu potrebujeme niečo podobné ako Medzinárodná vesmírna stanica, ale obiehajúce okolo Zeme a Mesiaca. Tento raketoplán nikdy nepristane na Zemi ani na Mesiaci. Kapsule zo Zeme sa na ňu prilepia, keď je blízko Zeme, a podobne sa na ňu prilepia kapsuly z Mesiaca, keď je blízko Mesiaca. Vyhnete sa tak potrebe zdvíhať veľké bremená zo Zeme alebo Mesiaca, čo ušetrí veľa peňazí a zdrojov.“

Raketoplán však bude potrebovať motory a pohonné látky, aby ho udržal na obežnej dráhe, pretože je vystavený gravitačným poruchám (zo Zeme, Mesiaca a Slnka). Aj keď by raketoplán nevyžadoval masívne trysky a palivové nádrže potrebné na to, aby sa vymanil zo zemskej gravitácie, motory a palivo pridávajú misii veľké množstvo hmoty, čím zvyšujú náklady. Na vyriešenie tohto problému Homey a Carter zvážili manévre, ktoré by znížili spotrebu paliva a zároveň umožnili raketoplánu obiehať okolo systému Zem-Mesiac v primeranom čase.

„Proces, ktorý sme použili na získanie našich výsledkov, spočíval vo vývoji vhodných matematických modelov založených na gravitačných silách Zeme a Mesiaca (a Slnka), ktoré ovplyvňujú obežnú dráhu raketoplánu,“ povedal Homey. S ohľadom na to sa rozhodli, že optimálnou cestou bude kruhová, eliptická dráha s perihéliom blízko Zeme a apogeom za Mesiacom. Na korekcie kurzu by bol potrebný iba minimálny ťah, čím by sa eliminovali gravitačné účinky mimo rovinu, ktoré by sa mohli ďalej znížiť zabezpečením toho, že excentricita obežnej dráhy zostane blízko nule.

Tento typ raketoplánu a trajektórie, povedal Homey, je nevyhnutný pre všetky plány na vytvorenie trvalého človeka
na Mesiaci, ale mohlo by to viesť aj k prosperujúcej ekonomike Zeme a Mesiaca:

V súčasnosti sa plánuje zriadenie stáleho „základu“ na povrchu Mesiaca. Táto základňa bude potrebovať zásoby zo Zeme, aby správne fungovala (jedlo, lekárske počítače, súčiastky pre roboty atď.) a mechanizmus na nahradenie astronautov). Zároveň na Zem vráti prvky, ktorých je na Zemi tak málo (napríklad hélium-3) a ktoré sú podľa všetkých teoretických výpočtov palivom pre fúzny reaktor.

s podpisom Zákon o konkurencieschopnosti amerického komerčného vesmírneho štartu v roku 2015 a Zákon o konkurencieschopnosti amerického komerčného vesmírneho štartu Pre rok 2020 vláda USA dala jasne najavo, že komerčné aktivity na Mesiaci budú zahŕňať ťažbu zdrojov. Okrem zabezpečenia nerastných surovín (ako sú kovy vzácnych zemín, ktoré sú životne dôležité pre elektroniku a digitálne zariadenia), vedci snívali o dni, keď by sa lunárne zdroje hélia-3 hodily, pretože by umožnili široké využitie fúzie. reaktory na uspokojenie našich energetických potrieb. Homey a Carter zahrnuli do svojej štúdie upozornenie, že ich výsledky si budú vyžadovať ďalšie testovanie a overenie. Ako je uvedené v závery:

„Malo by byť možné navrhnúť riadiaci systém, ktorý vráti kozmickú loď na špecifikovanú obežnú dráhu, aby sa kompenzovali poruchy, ktoré nie sú zohľadnené pri analýze. Dalo by sa povedať, že by sa dalo hádať, že kruhová dráha raketoplánu poskytuje optimálnu obežnú dráhu z hľadiska ťahu. Ale táto dráha má dráhu s maximálnou dĺžkou. Z toho vyplýva, že výsledok získaný v tomto článku, hoci môže byť „intuitívne zrejmý“, nemusí byť nevyhnutne zrejmý.“

Ďalšie čítanie: arXiv