Každý litr paliva ušetřený při cestě do vesmíru může znamenat o miliony dolarů nižší náklady, a právě proto se vědci již desítky let snaží optimalizovat trasy mezi Zemí a Měsícem.
Mezinárodní skupina výzkumníků právě učinila důležitý krok: tvrdí, že díky pokročilému počítačovému modelování identifikovala dosud nepoznanou trajektorii, která je efektivnější než všechny známé.
Zkratka skrytá v gravitaci
Vesmírné lodě, které prolétají sluneční soustavou, zapínají motory jen na zlomek cesty. Skutečným motorem je gravitace, síla, která kromě toho, že je univerzální, nic nestojí. V celé sluneční soustavě existuje spleť cest vymezených gravitačním působením různých nebeských těles, síť, kterou odborníci nazývají meziplanetární dopravní síť. Najít nejlevnější cestu na Měsíc v podstatě znamená maximálně využít společné přitažlivosti naší planety a jejího satelitu.
Odborníci na orbitální mechaniku používají pojem „varianta„, který označuje přirozenou trajektorii vedoucí k určité dráze, něco jako kosmická dálnice. Doposud se předpokládalo, že má smysl připojit se k této dálnici na větvi nejblíže k Zemi. Tým však zjistil, že přístup k „variate“ z opačné strany, tedy z té, která je od naší planety nejvzdálenější, poskytuje výrazně větší gravitační tlak.
Třicet milionů simulovaných cest
K tomuto závěru vědci použili „teorii funkčních spojení“, matematický nástroj, který dokáže zjednodušit nesmírně složité výpočty a prozkoumat miliony možností, aniž by bylo nutné každou z nich řešit od začátku. Simulovali 30 milionů různých trajektorií, z nichž 280 000 je zdokumentováno v právě publikované studii.
„Místo toho, abychom předpokládali, že je jednodušší zvolit tu část varioty, která je nejblíže k Zemi, můžeme použít systematickou analýzu s rychlejšími metodami a pokusit se najít netriviální řešení,“ vysvětluje Vitor Martins de Oliveira, spoluautor výzkumu a postdoktorand na univerzitě v São Paulu v Brazílii.
Méně paliva a neustálá komunikace
Čísla tuto myšlenku potvrzují: právě popsaná cesta snižuje potřebu změny rychlosti (delta-v) o 58,80 metru za sekundu ve srovnání s nejlevnější dosud známou variantou, což vede k úspoře paliva. Ačkoli se toto číslo může zdát skromné, v kosmonautice se každé nepatrné zlepšení násobí úsporou hmotnosti, peněz a rizik.
Kromě toho tato trasa nabízí významnou provozní výhodu. Například mise Artemis II dočasně ztratila kontakt se Zemí, když se sonda nacházela těsně za Měsícem. Oliveira zdůrazňuje, že „námi navrhovaná oběžná dráha je řešením, které udržuje nepřetržitou komunikaci“ s naší planetou a eliminuje tyto nepříjemné výpadky signálu.
Cesta, která nikdy nebyla snadná
Přestože Měsíc obíhá v průměrné vzdálenosti 384 400 kilometrů, což je z kosmického hlediska relativně krátká vzdálenost, navrhnout trasu odletu není v žádném případě triviální. Během misí Apollo trvala přímá cesta přibližně tři dny: po translunárním vstřiku dosáhla kosmická loď rychlosti asi 38 900 km/h, kterou gravitace zpomalila na zhruba 3 800 km/h. Novější mise, jako například Artemis II, používaly delší letové profily, téměř deset dní v každém směru, aby ověřily systémy a využily specifické trajektorie.
Prostor pro zlepšení
Sami autoři upozorňují, že jejich modelování by se dalo ještě vylepšit. Zatím brali v úvahu pouze gravitaci Země a Měsíce; v budoucím výzkumu plánují zahrnout gravitační vliv Slunce a další proměnné, které by mohly vést k ještě efektivnějším trajektoriím. Pokud se to potvrdí, mohla by se právě vytyčená „neviditelná“ dráha stát měřítkem pro další generace lunárních misí.