MIT: «Пилотируемая миссия на Марс может потребовать заправки на Луне»

9 446 просмотров
Об авторе

Марс

Снимок выше показывает место посадки «Ареса-3», который прославился в одном из популярных новых фильмов, «Марсианин». По сюжету фильма, пилотируемая миссия на Марс пошла наперекосяк. Новое исследование Массачусетского технологического института (MIT) показывает, что для экономии веса лучше всего по дороге на Марс было бы заскочить на Луну. В рамках пилотируемой миссии на Марс заправка на Луне может обеспечить облегчение до 68% груза.

Предыдущие исследования показали, что лунный грунт и водяной лед в некоторых кратерах Луны могут быть добыты и преобразованы в топливо. Если предположить, что такие технологии появятся, когда подойдет время миссии на Марс, группа MIT обнаружила, что небольшой залет на Луну для заправки снизит массу всей миссии до запуска на 68%.

Ученые разработали модель для определения оптимального маршрута к Марсу, при условии наличия ресурсов и генерирующей топливо инфраструктуры на Марсе. Основываясь на своих расчетах, они определили оптимальный маршрут к Марсу с целью оптимизации массы, которая будет отправляться с Земли, — этот фактор чаще всего определяет стоимость миссии освоения космоса.

Ученые пришли к выводам, что самый эффективный путь включает запуск команды с Земли с топливом, которого будет хватать только на выход на околоземную орбиту. Завод по производству топлива на поверхности Луны затем отправит танкеры топлива в космос, где они выйдут на гравитационную орбиту. Потом танкеры подхватит марсианский экипаж, заправит свой корабль и отправится к пункту назначения — Красной планете.

Оливье де Век, профессор аэронавтики и астронавтики и инженерных систем в Массачусетском технологическом институте, говорит, что этот план отклоняется от более прямого маршрута NASA, предполагающего дорогу на Марс без отклонений.

«Это совершенно противоречит устоявшемуся мнению о том, как мы должны идти к Марсу: прямым маршрутом, везти все с собой, — говорит де Век. — Идея пути через Луну кажется противоречивой. Но при ближайшем рассмотрении общей картины, в долгосрочной перспективе она может быть очень неплохой, потому что не придется грузить все на Земле».

Результаты работы были опубликованы в Journal of Spacecraft and Rockets.

В прошлом программы освоения космоса приняли две основные стратегии обеспечения ресурсами экипажа: подход, когда все оборудование и ресурсы летит с экипажем все время — как с миссиями «Аполлонов» к Луне, — и подход дозаправки, когда ресурсы постоянно пополняются, как в случае с Международной космической станцией.

Тем не менее, пока люди исследуют пределы земной орбиты, такие стратегии могут оказаться и не лучшими, как пишут ученые во главе с де Веком: «Поскольку бюджеты ограничены, а пункт назначения находится далеко от дома, становится необходимой хорошо спланированная стратегия логистики».

Ученые предполагают, что миссии на Марс и к другим далеким пунктам могут извлечь выгоду из так называемой «локальной утилизации ресурсов» — когда ресурсы вроде топлива, воды и кислорода могут производиться на всем пути в процессе освоения космоса. Материалы, произведенные в космосе, заменят те, что в противном случае пришлось бы транспортировать с земли.

К примеру, водяной лед — который потенциально можно было бы добывать и превращать в ракетное топливо — имеется как на Марсе, так и на Луне.

«Присутствует довольно высокая степень уверенности, что эти ресурсы вполне доступны, — говорит де Век. — Если предположить, что эти ресурсы можно извлечь, что с ними можно было бы сделать? Почти никто не думал об этом».

Чтобы убедиться, что топливные ресурсы и инфраструктура в космосе принесут пользу пилотируемым миссиям на Марс, Такуто Ишимацу разработал модель сетевых потоков, чтобы исследовать различные маршруты на Марс — начиная целенаправленной перевозкой всего необходимого и заканчивая регулярной дозаправкой по дороге. Целью модели было минимизировать массу, которую пришлось бы запускать с Земли, даже с учетом массы завода по производству топлива и запасных частей, которые пришлось бы выводить заранее.

Ишимацу разработал новую математическую модель, которая улучшает традиционную модель маршрутизации транспортных средств. Он приспособил модель для более сложного сценария долгосрочной миссии в космосе — с учетом ограничений, характерных для космических путешествий.

Модель предполагает будущий сценарий, в котором топливо может быть добыто и перевезено с Луны в определенные точки в пространстве. Кроме того, модель предполагает, что эти топливные склады можно разместить в определенных точках, гравитационно привязанных к пространству, точках Лагранжа. Учитывая цели миссии, вроде ограничений по весу, модель определяет лучший маршрут в сети поставок, одновременно удовлетворяя ограничениям фундаментальной физики.

Ишимацу утверждает, что исследование демонстрирует важность создания инфраструктуры производства ресурсов в космосе. Он подчеркивает, что такая инфраструктура может не потребоваться для первой поездки на Марсе. Но ресурсная сеть в космосе позволит людям осуществлять путешествия неоднократно на постоянной основе.

«Наша конечная цель — колонизировать Марс и создать постоянное самодостаточное человеческое присутствие там, — говорит Ишимацу. — Тем не менее очень важно «проложить дорогу в космосе» так, чтобы мы могли путешествовать между планетарными телами доступным способом».

«Оптимизация предполагает, что Луна могла бы сыграть важную роль в нашем достижении Марса, неоднократную и стабильную, — добавляет де Век. — Люди приходили к этому и раньше, но мы думаем, что впервые показали математически, что находимся на верном пути».

MIT: «Пилотируемая миссия на Марс может потребовать заправки на Луне»

Приложение
Hi-News.ru

Новости высоких технологий в приложении для iOS и Android.

12 комментариев

  1. rolife

    «Оливье де Век». Карл, до век! (отправлено из приложения Hi-News.ru)

  2. grig_a

    Миссия к марсе, водяная льда. Поправьте :) (отправлено из приложения Hi-News.ru)

  3. Smith

    То есть чтобы колонизировать Марс, нужно сначала колонизировать Луну и построить там завод по производству топлива )) (отправлено из iOS приложения Hi-News.ru)

    • Higgs Boson

      Там будут огромные топливо хранилища, если точнее, а потом водо хранилища. А потом штольни и город шахтёров. Первый город. Рядом район учёных-астрономов.

  4. Maks16

    Просто перевод гугла.

  5. cropman

    >где они выйдут на гравитационную орбиту
    ? Это что за орбита такая?

  6. Zacateca

    Такие теоретики, такие теоретики. Высадитесь хотя бы в пустыне на земле и попробуйте там добыть ракетное топливо, сколько лет понадобится? (отправлено из приложения Hi-News.ru)

    • Valerij56

      Если правильно выбрать место и высадиться с необходимым оборудованием, включая источник энергии, буровую и электролизёр - не больше недели.

  7. Zacateca

    Риски прилететь "не туда" очень большие. Гравитационные маневры дадут куда больший эффект без значительного риска (отправлено из приложения Hi-News.ru)

    • Valerij56

      Вы, конечно, учли необходимую точность и расчётов и маневров, для того, чтобы гравитационные манёвры забросили вас именно туда, куда требуется?

      И межпланетную систему глобального позиционирования построили?

      Нет, я не уверяю, что это невозможно. Но не так просто.

  8. Valerij56

    Название к сути не имеет отношения. Рейсовому кораблю садиться на Луну не надо, а при первых полётах лунное топливо вообще не используется...

    В конечном счёте приходим к идее Маска с заправляемой на орбите верхней ступенью, и развитию коммерческой инфраструктуры на орбите, включая точки либрации.

  9. Аноним

    сайт АМЕРИКАНСКОЙ АНТИРОССИЙСКОЙ ПРОПАГАНДЫ гГардена (Gardena) Wiki Район: Fresno County Регион(обрасть): Калифорния Wiki Код области или код штата: CA Страна: Соединенные Штаты Wiki (Соединенные Штаты Америки, United States, ISO:840) Часть света: Америка Код страны(2): US Код страны(3): USA Широта: 33.8882 Долгота: -118.295 [Карта] Телефонный код страны: +1 Телефонный код города: 310,424 Временная зона(Time Zone,UTC,GMT): -7 Домен: hi-news.ruли (отправлено из Android приложения Hi-News.ru)

Новый комментарий

Для отправки комментария вы должны авторизоваться или зарегистрироваться.