Il percorso migliore per la navicella spaziale mappato dalla teoria dei nodi

spazio

Editoriale del sito web dell'innovazione tecnologica – 18/04/2024

Il calcolo delle traiettorie in sistemi complessi, come Giove e Saturno, è stato finora un compito che si basava in gran parte su “ipotesi intelligenti”.
[Imagem: Danny Owen (B) et al. – 10.1007/s42064-024-0201-0]

Mappa della metropolitana spaziale

Proprio come la navigazione satellitare ha eliminato le discussioni su quale sia il percorso migliore verso casa, un nuovo metodo per calcolare i percorsi ideali per le future missioni spaziali promette di rendere i viaggi più veloci e più efficienti in termini di consumo di carburante.

Il nuovo metodo utilizza la matematica per tracciare tutti i percorsi possibili da un’orbita all’altra, senza fare affidamento su congetture o supercomputer.

“In precedenza, quando persone come la NASA volevano tracciare un percorso, i loro calcoli erano basati sulla forza bruta o su congetture. La nostra nuova tecnologia rivela chiaramente tutti i possibili percorsi che un veicolo spaziale potrebbe intraprendere da A a B, purché entrambe le orbite condividano energia comune. ” ha affermato il professor Dani Owen dell’Università del Surrey nel Regno Unito: “Ciò rende la pianificazione della missione molto più semplice. “La consideriamo come una mappa spaziale della metropolitana.”

Negli ultimi decenni, le missioni spaziali si sono affidate sempre più alla capacità di modificare la traiettoria di una nave nello spazio senza consumare carburante. Un modo per farlo è trovare le cosiddette “eterogiunzioni”, ovvero percorsi che consentono a un veicolo spaziale di passare passivamente da un’orbita all’altra, senza dover attivare i motori.

Il problema è che la matematica utilizzata per trovare questi percorsi è complessa, spesso calcolata utilizzando un’enorme potenza di calcolo per analizzare un’opzione dopo l’altra, o facendo “ipotesi intelligenti” e poi controllando ciascuna ipotesi in modo più dettagliato.

Anche i sistemi più semplici, come Terra-Lua, hanno molte capacità, con tempi di volo e consumi di carburante variabili.
[Imagem: Danny Owen et al. – 10.1007/s42064-024-0201-0]

La migliore strada nello spazio

Questa nuova tecnologia utilizza un campo della matematica chiamato teoria dei nodi per generare rapidamente traiettorie approssimative, che possono poi essere migliorate. Pertanto, senza tirare a indovinare e senza occupare un supercomputer per settimane, le agenzie spaziali possono ottenere un elenco completo di tutti i possibili percorsi da una determinata orbita.

Tutto diventa quindi una questione di scegliere il percorso che meglio si adatta a ogni compito, nello stesso modo in cui sceglieresti un percorso studiando una mappa della metropolitana.

Questa tecnologia è stata testata con successo in diversi sistemi planetari, tra cui il sistema Terra-Luna e le lune di Giove, entrambi al centro delle missioni attuali e future.

“Motivata dal programma Artemis della NASA, la New Moon Race ispira i progettisti di missioni in tutto il mondo a cercare metodi efficienti in termini di consumo di carburante che possano esplorare meglio e in modo più efficiente le vicinanze della Luna. La nostra tecnologia non solo rende questa missione più semplice, ma la rende più semplice si può fare anche”, ha detto il professor Nicola Parisi: “Può essere applicato anche ad altri sistemi planetari, come le lune ghiacciate di Saturno e Giove”.

Altre notizie su: