Tín dụng hình ảnh: NASA
Nhà thiên văn học NASA Martin Lo đã tìm ra thứ mà ông tin là một loạt các đường bay năng lượng thấp mà tàu vũ trụ có thể thực hiện để giảm thiểu nhiên liệu mà chúng cần để di chuyển xung quanh hệ mặt trời của chúng ta. Mỗi hành tinh và mặt trăng có năm điểm gần chúng, nơi trọng lực cân bằng, được gọi là điểm Lagrange - bằng cách kết nối chúng lại với nhau, Lo đã tìm ra những con đường sẽ sử dụng rất ít nhiên liệu để đi từ hành tinh này sang hành tinh khác. Tàu vũ trụ đầu tiên tận dụng công việc của mình sẽ là sứ mệnh của NASA Genesis Genesis, sẽ thu thập các hạt mặt trời và sau đó đưa chúng trở lại Trái đất.
Một đường cao tốc trực tiếp qua hệ mặt trời giống như một loạt các đường hầm và ống dẫn ảo quanh Mặt trời và các hành tinh, như được hình dung bởi một kỹ sư tại Phòng thí nghiệm Động cơ phản lực của NASA, Pasadena, Calif., Có thể cắt giảm lượng nhiên liệu cần thiết cho không gian trong tương lai nhiệm vụ.
Được gọi là Đường cao tốc liên hành tinh, hệ thống được Martin Lo nghĩ ra, phần mềm được sử dụng để giúp thiết kế đường bay cho sứ mệnh Genesis của NASA, hiện đang sử dụng đường cao tốc này trong không gian của nhiệm vụ để thu thập các hạt gió mặt trời để trở về Trái đất .
Hầu hết các nhiệm vụ được thiết kế để tận dụng lợi thế của lực hấp dẫn trên tàu vũ trụ khi nó xoay quanh một cơ thể như hành tinh hoặc mặt trăng. Khái niệm Loith tận dụng lợi thế của một yếu tố khác, Sun Sun kéo các hành tinh hoặc một hành tinh khác kéo theo các mặt trăng gần đó. Các lực lượng từ nhiều hướng gần như triệt tiêu lẫn nhau, để lại những con đường xuyên qua các trường trọng lực mà tàu vũ trụ có thể di chuyển.
Mỗi hành tinh và mặt trăng có năm vị trí trong không gian gọi là điểm Lagrange, trong đó một trọng lực cơ thể cân bằng một vật khác. Tàu vũ trụ có thể quay quanh đó trong khi đốt rất ít nhiên liệu. Để tìm Đường cao tốc liên hành tinh, Lo đã ánh xạ một số đường bay có thể có giữa các điểm Lagrange, thay đổi khoảng cách tàu vũ trụ sẽ đi và tốc độ di chuyển của nó nhanh hay chậm. Giống như các sợi xoắn lại với nhau để tạo thành một sợi dây, các đường bay có thể hình thành các ống trong không gian. Lo có kế hoạch vạch ra những ống này cho toàn bộ hệ mặt trời.
Nghiên cứu của Lừa dựa trên công trình lý thuyết được bắt đầu vào cuối thế kỷ XIX bởi nhà toán học người Pháp, Henri Poincar?. Vào năm 1978, NASA Explorer International Sun-Earth Explorer 3 là sứ mệnh đầu tiên sử dụng quỹ đạo năng lượng thấp xung quanh điểm Lagrange. Sau đó, bằng cách sử dụng các đường năng lượng thấp giữa Trái đất và Mặt trăng, các bộ điều khiển tại Trung tâm bay không gian Goddard của NASA, Greenbelt, Md., Đã gửi tàu vũ trụ đến cuộc chạm trán đầu tiên với sao chổi, Comet Giacobini-Zinner, năm 1985.
Năm 1991, một phương pháp khác để phân tích quỹ đạo năng lượng thấp đã được các kỹ sư của JPL và Cơ quan Vũ trụ Nhật Bản sử dụng để cho phép sứ mệnh Hiten của Nhật Bản tiếp cận Mặt trăng. Lấy cảm hứng từ công việc và nghiên cứu tiên phong này được thực hiện bởi các nhà khoa học tại Đại học Barcelona, Lo đã nghĩ ra lý thuyết về Đường cao tốc liên hành tinh.
Lo và các đồng nghiệp của ông đã biến toán học cơ bản của Đường cao tốc liên hành tinh thành một công cụ để thiết kế nhiệm vụ có tên là LT LT, sử dụng các mô hình và thuật toán được phát triển tại Đại học Purdue, West Lafayette, Ind. LTool mới được các kỹ sư của JPL sử dụng để thiết kế lại chuyến bay con đường cho nhiệm vụ Genesis để thích ứng với sự thay đổi trong ngày ra mắt. Genesis ra mắt vào tháng 8 năm 2001.
Đường bay được thiết kế cho tàu vũ trụ rời khỏi Trái đất và đi đến quỹ đạo điểm Lagrange. Sau năm vòng quanh điểm Lagrange này, tàu vũ trụ sẽ rơi ra khỏi quỹ đạo mà không cần bất kỳ thao tác nào và sau đó đi qua Trái đất đến một điểm Lagrange ở phía đối diện hành tinh. Cuối cùng, nó sẽ quay trở lại bầu khí quyển trên Trái đất để thả các mẫu gió mặt trời trên sa mạc Utah.
Giáo sư Genesis sẽ cần phải sử dụng bất kỳ loại nhiên liệu nào trong một thế giới hoàn hảo. Tuy nhiên, vì chúng ta có thể kiểm soát nhiều biến số xảy ra trong suốt nhiệm vụ, chúng ta phải thực hiện một số chỉnh sửa khi Genesis hoàn thành các vòng lặp quanh một điểm Lagrange của Trái đất. Tiết kiệm nhiên liệu chuyển thành một nhiệm vụ tốt hơn và rẻ hơn.
Lo thêm, khái niệm này không đảm bảo dễ dàng truy cập vào mọi bộ phận của hệ mặt trời. Tuy nhiên, tôi có thể hình dung ra một nơi mà chúng ta có thể xây dựng và phục vụ các nền tảng khoa học xung quanh một trong những điểm Mặt trăng Lagrange. Vì các điểm Lagrange là các mốc cho Đường cao tốc liên hành tinh, chúng tôi có thể chuyển các tàu vũ trụ đến và đi từ các nền tảng như vậy. Một nhóm nghiên cứu tại Trung tâm vũ trụ NASA, Johnson, Houston, làm việc với Nhóm thám hiểm NASA, đề xuất một ngày nào đó sẽ sử dụng Đường cao tốc liên hành tinh cho các sứ mệnh không gian của con người trong tương lai.
Doug Cooke, quản lý của Văn phòng Phát triển Tiên tiến Johnson, cho biết, công việc của Lo Lo đã dẫn đến những đột phá trong việc đơn giản hóa các khái niệm nhiệm vụ cho việc thám hiểm con người và robot ngoài quỹ đạo Trái đất thấp. Những đơn giản hóa này dẫn đến ít phương tiện không gian cần thiết hơn cho một loạt các tùy chọn nhiệm vụ.
Công trình trên Đường cao tốc liên hành tinh cho thiết kế sứ mệnh không gian đã được đề cử cho Giải thưởng Sáng tạo Khám phá của các biên tập viên tạp chí Discover và một nhóm chuyên gia bên ngoài.
JPL được quản lý cho NASA bởi Viện Công nghệ California, Pasadena. Để biết thêm thông tin về nhiệm vụ Genesis, hãy truy cập Internet tại: http://www.genesismission.org/.
Nguồn gốc: Bản tin NASA / JPL
