Het ruimtevaartuig kan regelmatig astronauten en voorraden van en naar de maan vervoeren

Meerdere ruimteagentschappen zijn van plan om de komende jaren astronauten, kosmonauten en kosmonauten naar de maan te sturen, met als langetermijndoel daar een permanente menselijke aanwezigheid te vestigen. Dit omvat NASA Artemis-programma, dat tot doel heeft tegen het einde van het decennium een ​​”duurzaam programma voor verkenning en ontwikkeling van de maan” op te zetten. Er is ook een Chinese Russo-concurrent Internationaal maanonderzoeksstation (ILRS) om een ​​reeks faciliteiten te creëren “op het oppervlak en/of in een baan om de maan” die winstgevend onderzoek mogelijk maken.

Afgezien van deze programma’s die worden geleid door overheidsinstanties, zijn er veel bedrijven en niet-gouvernementele organisaties die hopen regelmatig naar de maan te reizen, hetzij voor “maantoerisme” en mijnbouw, of om te bouwen “Maan internationaal dorpDit zou dienen als een spirituele opvolger van Internationaal Ruimtestation (ISS). Deze plannen zullen het komende decennium veel vracht en vracht tussen de aarde en de maan moeten verplaatsen, wat geen gemakkelijke taak is. Om dit aan te pakken, heeft een team van onderzoekers uit de VS en het VK onlangs vrijgegeven onderzoekspapier Op optimale trajecten voor reizen tussen de aarde en de maan.

Het team bestond uit emeritus hoogleraar Thomas Carter van Staatsuniversiteit van Oost-Connecticut en hoogleraar wiskundige wetenschappen Meyer huiselijk van Worcester Polytechnisch Instituut. Voor hun studie, de prepress Waarvan online beschikbaar zijn, onderzochten Carter en Homey hoe een shuttle voorraden naar een buitenpost op de maan kon vervoeren en grondstoffen van het oppervlak kon vervoeren. Op basis van hun berekeningen concludeerden ze dat een baan die de shuttle in een elliptische baan brengt en de stuwkracht vermindert, optimaal zou zijn.

Tijdens de ruimterace vertrouwen zowel NASA als het Sovjetruimteprogramma op vrije retourtrajecten om missies naar de maan te sturen. Dit bestond uit het gebruik van maanzwaartekracht om een ​​manoeuvre in de vorm van een 8 uit te voeren, waardoor het ruimtevaartuig naar huis terugkeerde met minimale baanaanpassingen (waardoor de hoeveelheid benodigde brandstof werd verminderd). De banen van de Artemis-missies zullen vergelijkbaar zijn met die van hun Apollo-voorgangers, in die zin dat ze ook vluchten in de vorm van een acht zullen uitvoeren die eindigen in een “splashdown” in de oceaan.

Met andere woorden, deze missies zullen enkele reizen zijn. Maar afgezien van het terugbrengen van astronauten naar de maan, het samenstellen van de Lunar Gateway en het opzetten van Artemis Basecamp aan de oppervlakte, is het langetermijndoel om de Artemis-infrastructuur te gebruiken om een ​​permanente menselijke aanwezigheid op de maan te vestigen. Er is ook behoefte om dingen kosteneffectief te houden, waardoor het lanceren van zware ladingen van het oppervlak naar de maan niet effectief is. Zoals co-auteur professor Homey via e-mail aan Universe Today uitlegde, voorziet hun voorstel in een shuttle in een baan om de aarde en de maan:

“een van de [the ISS’] De “functies” zijn om te voorkomen dat grote ladingen naar een lage baan om de aarde worden gestuurd. In plaats daarvan sturen we “capsules” met voorraden en vervangingen naar de astronauten. Volbrengen [lunar settlements] Tegen de laagste kosten hebben we iets nodig dat lijkt op het internationale ruimtestation ISS, maar dan in een baan om de aarde en de maan. Deze shuttle zal nooit op de aarde of de maan landen. Capsules van de aarde blijven eraan kleven als ze in de buurt van de aarde zijn, en op dezelfde manier zullen capsules van de maan eraan kleven als ze in de buurt van de maan zijn. Hierdoor hoeven er geen grote lasten van de aarde of de maan te worden getild, wat veel geld en middelen bespaart.”

De shuttle heeft echter motoren en drijfgassen nodig om die shuttle in een baan om de aarde te houden, omdat deze onderhevig is aan zwaartekrachtverstoringen (van de aarde, de maan en de zon). Hoewel een shuttle niet de enorme stuwraketten en brandstoftanks nodig zou hebben om los te komen van de zwaartekracht van de aarde, voegen de motoren en brandstof grote hoeveelheden massa toe aan de missie, wat de kosten opdrijft. Om dit aan te pakken, overwogen Homey en Carter manoeuvres die het brandstofverbruik zouden verminderen, terwijl de shuttle toch binnen een redelijke tijd in een baan om het Aarde-Maan-systeem zou kunnen draaien.

“Het proces dat we gebruikten om onze resultaten te verkrijgen, was het ontwikkelen van geschikte wiskundige modellen op basis van de zwaartekrachten van de aarde en de maan (en de zon) die de baan van de shuttle beïnvloeden”, zei Homey. Met dit in gedachten besloten ze dat een cirkelvormige, elliptische baan met een perihelium nabij de aarde en een aphelium voorbij de maan het optimale pad zou zijn. Er zou slechts minimale stuwkracht nodig zijn voor koerscorrecties, waardoor de zwaartekrachteffecten van de zon buiten het vlak worden geëlimineerd, die verder zouden kunnen worden verminderd door ervoor te zorgen dat de excentriciteit van de baan bijna nul blijft.

Dit type shuttle en traject, zei Homey, is noodzakelijk voor alle plannen om een ​​permanent mens te vestigen
op de maan, maar kan ook leiden tot een bloeiende aarde-maaneconomie:

Momenteel zijn er plannen om een ​​permanente “buitenpost” op het oppervlak van de maan te vestigen. Deze buitenpost heeft voorraden van de aarde nodig om goed te kunnen functioneren (voedsel, medische computers, onderdelen voor robots, enz.) en een mechanisme om de astronauten te vervangen). Tegelijkertijd zal het de elementen terugbrengen naar de aarde die zo tekortschieten op aarde (bijvoorbeeld helium-3) en die, volgens alle theoretische berekeningen, de brandstof zijn voor de fusiereactor.

met een handtekening Amerikaanse Commercial Space Lanceert Competitiveness Act in 2015 en Amerikaanse Commercial Space Lanceert Competitiveness Act Voor 2020 heeft de Amerikaanse regering duidelijk gemaakt dat commerciële activiteiten op de maan ook de winning van hulpbronnen omvatten. Naast het veiligstellen van minerale hulpbronnen (zoals zeldzame aardmetalen die van vitaal belang zijn voor elektronica en digitale apparaten), dromen wetenschappers van een dag waarop maanbronnen van helium-3 van pas zouden komen omdat het wijdverbreide gebruik van fusie mogelijk zou maken reactoren om in onze energiebehoefte te voorzien. Homey en Carter voegden een voorbehoud toe aan hun studie en zeiden dat hun resultaten verder getest en gevalideerd zouden moeten worden. Zoals vermeld in conclusies:

“Het zou mogelijk moeten zijn om een ​​controlesysteem te bedenken dat het ruimtevaartuig naar de gespecificeerde baan zal terugbrengen om verstoringen te compenseren waarmee geen rekening is gehouden in de analyse. Men zou kunnen zeggen dat men zou kunnen raden dat de cirkelvormige baan van de shuttle biedt de optimale baan in termen van stuwkracht. Maar deze baan heeft een pad met een maximale lengte. Hieruit volgt dat het resultaat dat in dit artikel wordt verkregen, hoewel het ‘intuïtief duidelijk’ kan zijn, niet noodzakelijkerwijs duidelijk is”.

Verder lezen: arXiv