Το διαστημόπλοιο μπορεί να μεταφέρει αστροναύτες και προμήθειες από και προς τη Σελήνη σε τακτική βάση

Πολλές διαστημικές υπηρεσίες σχεδιάζουν να στείλουν αστροναύτες, κοσμοναύτες και κοσμοναύτες στη Σελήνη τα επόμενα χρόνια, με μακροπρόθεσμο στόχο την εγκαθίδρυση μόνιμης ανθρώπινης παρουσίας εκεί. Αυτό περιλαμβάνει τη NASA Πρόγραμμα Artemis, το οποίο στοχεύει στη δημιουργία ενός «βιώσιμου προγράμματος εξερεύνησης και ανάπτυξης της Σελήνης» μέχρι το τέλος της δεκαετίας. Υπάρχει επίσης ένας Κινέζος Ρώσος ανταγωνιστής Διεθνής Σεληνιακός Ερευνητικός Σταθμός (ILRS) για τη δημιουργία μιας σειράς εγκαταστάσεων «στην επιφάνεια ή/και στην τροχιά της Σελήνης» που θα επιτρέψουν την επικερδή έρευνα.

Εκτός από αυτά τα προγράμματα που καθοδηγούνται από κυβερνητικούς φορείς, υπάρχουν πολλές εταιρείες και μη κυβερνητικές οργανώσεις που ελπίζουν να πραγματοποιούν τακτικά ταξίδια στο φεγγάρι, είτε για «σεληνιακό τουρισμό» και εξόρυξη, είτε για κατασκευές.Moon Village InternationalΑυτό θα χρησίμευε ως πνευματικός διάδοχος Διεθνής Διαστημικός Σταθμός (ISS). Αυτά τα σχέδια θα απαιτήσουν τη μεταφορά πολλών φορτίων και φορτίων μεταξύ της Γης και της Σελήνης μέσα στην επόμενη δεκαετία, κάτι που δεν είναι εύκολη υπόθεση. Για να αντιμετωπιστεί αυτό, μια ομάδα ερευνητών ΗΠΑ/ΗΒ κυκλοφόρησε πρόσφατα ερευνητική εργασία Σε βέλτιστες τροχιές για ταξίδια μεταξύ Γης και Σελήνης.

Η ομάδα αποτελούνταν από τον ομότιμο καθηγητή Τόμας Κάρτερ από Ανατολικό Κρατικό Πανεπιστήμιο του Κονέκτικατ και Καθηγητής Μαθηματικών Επιστημών Meyer Homey από Πολυτεχνικό Ινστιτούτο Worcester. Για τη μελέτη τους, οι προεκτύπωση Από τα οποία είναι διαθέσιμα στο διαδίκτυο, οι Carter και Homey εξέτασαν πώς ένα λεωφορείο θα μπορούσε να μεταφέρει προμήθειες σε ένα σεληνιακό φυλάκιο και να μεταφέρει πόρους που εξορύσσονται από την επιφάνεια. Με βάση τους υπολογισμούς τους, κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι μια τροχιά που θέτει το λεωφορείο σε ελλειπτική τροχιά και μειώνει τις απαιτήσεις ώσης θα ήταν η βέλτιστη.

Κατά τη διάρκεια του διαστημικού αγώνα, τόσο η NASA όσο και το σοβιετικό διαστημικό πρόγραμμα βασίζονται σε ελεύθερες τροχιές επιστροφής για να στείλουν αποστολές στη Σελήνη. Αυτό συνίστατο στη χρήση της βαρύτητας της Σελήνης για την εκτέλεση ενός ελιγμού οκτώ με αποτέλεσμα το διαστημόπλοιο να επιστρέψει στο σπίτι με ελάχιστες τροποποιήσεις τροχιάς (μειώνοντας την ποσότητα καυσίμου που απαιτείται). Οι τροχιές των αποστολών Άρτεμις θα είναι παρόμοιες με εκείνες των προκατόχων τους του Apollo, καθώς θα εκτελούν επίσης πτήσεις οκτώ που θα καταλήγουν σε «κατάρρευση» στον ωκεανό.

Με άλλα λόγια, αυτές οι αποστολές θα είναι μονόδρομες. Αλλά εκτός από την επιστροφή αστροναυτών στη Σελήνη, τη συναρμολόγηση της σεληνιακής πύλης και τη δημιουργία του Artemis Basecamp στην επιφάνεια, ο μακροπρόθεσμος στόχος είναι να χρησιμοποιηθεί η υποδομή Artemis για να εδραιωθεί μια μόνιμη ανθρώπινη παρουσία στη Σελήνη. Υπάρχει επίσης ανάγκη να διατηρούνται τα πράγματα οικονομικά αποδοτικά, γεγονός που καθιστά αναποτελεσματική την εκτόξευση βαρέων φορτίων από την επιφάνεια στη Σελήνη. Όπως εξήγησε ο συν-συγγραφέας Professor Homey στο Universe Today μέσω email, η πρότασή τους οραματίζεται ένα λεωφορείο σε τροχιά γύρω από τη Γη και τη Σελήνη:

“ένας από [the ISS’] Οι «λειτουργίες» είναι η αποφυγή αποστολής μεγάλων ωφέλιμων φορτίων σε χαμηλή τροχιά της Γης. Αντίθετα, στέλνουμε «κάψουλες» με προμήθειες και αντικαταστάσεις στους αστροναύτες. να πετύχει [lunar settlements] Με το χαμηλότερο κόστος, χρειαζόμαστε κάτι παρόμοιο με τον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό αλλά σε τροχιά γύρω από τη Γη και τη Σελήνη. Αυτό το λεωφορείο δεν θα προσγειωθεί ποτέ στη Γη ή στη Σελήνη. Κάψουλες από τη Γη θα κολλήσουν σε αυτό όταν είναι κοντά στη Γη, και ομοίως, κάψουλες από τη Σελήνη θα κολλήσουν σε αυτό όταν είναι κοντά στη Σελήνη. Αυτό θα αποφύγει την ανάγκη ανύψωσης μεγάλων φορτίων από τη Γη ή τη Σελήνη και αυτό θα εξοικονομήσει πολλά χρήματα και πόρους».

Ωστόσο, το λεωφορείο θα χρειαστεί κινητήρες και προωθητικά για να κρατήσει αυτό το λεωφορείο σε τροχιά επειδή υπόκειται σε βαρυτικές διαταραχές (από τη Γη, τη Σελήνη και τον Ήλιο). Ενώ ένα λεωφορείο δεν θα απαιτούσε τους τεράστιους προωθητήρες και τις δεξαμενές καυσίμου που απαιτούνται για να απελευθερωθεί από τη βαρύτητα της Γης, οι κινητήρες και τα καύσιμα προσθέτουν μεγάλες ποσότητες μάζας στην αποστολή, αυξάνοντας το κόστος. Για να το αντιμετωπίσουν αυτό, οι Homey και Carter εξέτασαν ελιγμούς που θα μείωναν την κατανάλωση καυσίμου ενώ θα επέτρεπαν στο λεωφορείο να περιφέρεται γύρω από το σύστημα Γης-Σελήνης σε εύλογο χρονικό διάστημα.

«Η διαδικασία που χρησιμοποιήσαμε για να λάβουμε τα αποτελέσματά μας ήταν να αναπτύξουμε κατάλληλα μαθηματικά μοντέλα με βάση τις βαρυτικές δυνάμεις της Γης και της Σελήνης (και του Ήλιου) που επηρεάζουν την τροχιά του λεωφορείου», δήλωσε ο Homey. Έχοντας αυτό κατά νου, αποφάσισαν ότι μια κυκλική, ελλειπτική τροχιά με περιήλιο κοντά στη Γη και απόγειο πέρα ​​από τη Σελήνη θα ήταν η βέλτιστη διαδρομή. Μόνο ελάχιστη ώθηση θα απαιτούνταν για διορθώσεις πορείας, εξαλείφοντας τα εκτός επιπέδου ηλιακά βαρυτικά φαινόμενα, τα οποία θα μπορούσαν να μειωθούν περαιτέρω διασφαλίζοντας ότι η τροχιακή εκκεντρότητα παραμένει κοντά στο μηδέν.

Αυτός ο τύπος λεωφορείου και τροχιάς, είπε ο Χόμι, είναι απαραίτητος για οποιαδήποτε σχέδια για την εγκαθίδρυση ενός μόνιμου ανθρώπου
στη Σελήνη, αλλά θα μπορούσε επίσης να οδηγήσει σε μια ακμάζουσα οικονομία Γης-Σελήνης:

Προς το παρόν, υπάρχουν σχέδια για τη δημιουργία ενός μόνιμου «φυλακίου» στην επιφάνεια του φεγγαριού. Αυτό το φυλάκιο θα χρειαστεί προμήθειες από τη Γη για να λειτουργήσει σωστά (τρόφιμα, ιατρικούς υπολογιστές, εξαρτήματα για ρομπότ κ.λπ.) και μηχανισμό για την αντικατάσταση των αστροναυτών). Ταυτόχρονα, θα επιστρέψει στη Γη τα στοιχεία που είναι τόσο ελλιπή στη Γη (για παράδειγμα, ήλιο-3) και τα οποία, σύμφωνα με όλους τους θεωρητικούς υπολογισμούς, αποτελούν το καύσιμο για τον αντιδραστήρα σύντηξης.

με υπογραφή Νόμος για την ανταγωνιστικότητα της εκτόξευσης εμπορικού διαστήματος των ΗΠΑ το 2015 και Νόμος για την ανταγωνιστικότητα της εκτόξευσης εμπορικού διαστήματος των ΗΠΑ Για το 2020, η κυβέρνηση των ΗΠΑ έχει καταστήσει σαφές ότι οι εμπορικές δραστηριότητες στη Σελήνη θα περιλαμβάνουν εξόρυξη πόρων. Εκτός από την εξασφάλιση ορυκτών πόρων (όπως τα μέταλλα σπάνιων γαιών που είναι ζωτικής σημασίας για ηλεκτρονικά και ψηφιακές συσκευές), οι επιστήμονες ονειρεύονταν μια μέρα που οι σεληνιακές πηγές ηλίου-3 θα ήταν χρήσιμες επειδή θα επέτρεπε την ευρεία χρήση της σύντηξης αντιδραστήρες για την κάλυψη των ενεργειακών μας αναγκών. Οι Homey και Carter περιέλαβαν μια προειδοποίηση στη μελέτη τους, λέγοντας ότι τα αποτελέσματά τους θα απαιτούσαν περαιτέρω δοκιμές και επικύρωση. Όπως σημειώνεται στο συμπεράσματα:

“Θα πρέπει να είναι δυνατό να επινοηθεί ένα σύστημα ελέγχου που θα επαναφέρει το διαστημόπλοιο στην καθορισμένη τροχιά προκειμένου να αντισταθμίσει τις διαταραχές που δεν λαμβάνονται υπόψη στην ανάλυση. Θα μπορούσε να ειπωθεί ότι θα μπορούσε κανείς να μαντέψει ότι η κυκλική τροχιά του λεωφορείου παρέχει τη βέλτιστη τροχιά όσον αφορά την ώθηση. Αλλά αυτή η τροχιά έχει μονοπάτι με μέγιστο μήκος. Από αυτό προκύπτει ότι το αποτέλεσμα που προκύπτει σε αυτό το έγγραφο, αν και μπορεί να είναι «διαισθητικά προφανές» δεν είναι απαραίτητα προφανές».

Περαιτέρω ανάγνωση: arXiv