Księżycowy port kosmiczny z nowymi zasadami ruchu
Przy Księżycu zostanie zbudowane lotnisko - port kosmiczny Gateway, planowany przez NASA. Będzie to pierwszy na świecie obiekt tego typu, a powstać ma w ciągu najbliższych dwóch dekad. Ma stać się węzłem dla kapsuł załogowych Oriona, lądowników księżycowych, pojazdów transportowych i astronautów podróżujących między Ziemią, Księżycem, a w przyszłości także do miejsc położonych w odległej przestrzeni kosmicznej.
Zarządzenie takim lotniskiem może być szczególnie trudne, więc zespół inżynierów z Texas A&M University, Johnson Space Center NASA i Purdue University opracował algorytmy i strategie operacyjne umożliwiające zarządzanie scenariuszami krążących statków kosmicznych i operacjami ruchu orbitalnego wokół Gateway. Innymi słowy, badacze opracowali matematyczny podręcznik lotu i orbitalne "zasady ruchu drogowego" dla wielu statków kosmicznych, aby mogły bezpiecznie dzielić jedno z najtrudniejszych środowisk, jakie kiedykolwiek rozważano w kontekście eksploracji kosmosu przez człowieka - zapewniając przyszłym misjom bezpieczniejszy i bardziej przewidywalny system ruchu wokół Księżyca.
Wybór orbity okołoksiężycowej ma duże znaczenie dla misji
Stacja Gateway będzie krążyć po orbicie Near Rectilinear Halo Orbit (NRHO). Nie przypomina to żadnej, jaką wykorzystano do lotów załogowych. Najpierw przelatuje w odległości ponad 1500 km od bieguna południowego Księżyca, a następnie po wydłużonym torze oddala się do odległości prawie 65 tys. kilometrów.
Do wykorzystania były jeszcze dwie orbity, z których zrezygnowano. Pierwsza z nich to niska orbita okołoksiężycowa, która porusza się bardzo blisko powierzchni Księżyca, wykonując jedno okrążenie co dwie godziny. Przejście z kosmicznego lotniska na powierzchnię naturalnego satelity byłoby dość proste, jednak przez grawitację Księżyca utrzymanie tej orbity byłoby kosztowne pod względem paliwa. Drugą opcją jest odległa orbita wsteczna, która zapewnia bardziej oszczędną pod względem zużycia paliwa orbitę, okrążając Księżyc co dwa tygodnie. Odległość od powierzchni jednak byłaby na tyle duża, że skutecznie utrudniałaby łatwy dostęp do Księżyca.
Jak zaparkować na orbicie Księżyca? Naukowcy tworzą precyzyjne zasady ruchu dla nadchodzących misji Artemis
Problemem, z którym trzeba było się zmierzyć, jest znalezienie idealnego punktu na zaparkowanie pojazdu kosmicznego wokół Gateway, aby nie przeszkadzały sobie, ale jednocześnie wykorzystywały każde dostępne miejsce.
Korzystając z tysięcy symulacji komputerowych, naukowcy testowali strategie utrzymywania pojazdów w ostrożnych odstępach wokół kosmicznego lotniska, uwzględniając przy tym realistyczne błędy nawigacyjne, niedoskonałości silników, a nawet niewielkie zakłócenia, jakich można się spodziewać podczas przyszłych misji Artemis.
Zamiast wędrować samodzielnie, statki kosmiczne będą krążyć w starannie obliczonych odstępach czasu za lub przed Gateway, aż nadejdzie ich kolej na dokowanie lub odlot, ustawiając się w specjalnej formacji.
- Podobnie jak perły na sznurkowym naszyjniku, statki kosmiczne układałyby się naturalnie wzdłuż orbity księżycowej i względem Gateway - powiedziała dr Diane Davis, autorka badania. - Utrzymanie pojazdu w ruchu względem Gateway umożliwia bliższą formację i zmniejsza ryzyko, że pojazdy zbliżą się do siebie niebezpiecznie.
Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie Acta Astronautica.
