Алгоритм успішно розрахував 2 мільйони маршрутів для 80 реальних астероїдів

Навколоземні об'єкти (NEO) є одними з найдоступніших ресурсів у Сонячній системі, проте планування траєкторій для зустрічі з цими мініатюрними світами вимагає величезних обчислювальних потужностей.

Джерело: phys.org

Нове дослідження Алессандро Беолькі з Університету науки та технологій Халіфа пропонує метод, який суттєво знижує навантаження на комп'ютери. Ба більше, цей підхід дозволяє знаходити шляхи з низьким енергоспоживанням, що робить космічні польоти дешевшими та ефективнішими.

Традиційно інженери НАСА використовували метод «латкових конік», який базується на задачі двох тіл, ігноруючи гравітацію інших планет. Цей метод передбачає використання хімічних ракет, що дають короткі, але потужні імпульси швидкості. Проте сучасна космонавтика потребує більшої точності та врахування гравітаційного впливу Землі. Нова модель поєднує два підходи: поблизу нашої планети вона використовує «обмежену кругову задачу трьох тіл», що дозволяє залучати точки Лагранжа для маневрів.

Точки Лагранжа — це зони орбітальної стабільності, де апарат може «припаркуватися» в очікуванні астероїда, що пролітає повз. Кожна з таких точок має власну «незмінну різноманітність» — свого роду невидиму магістраль, яка дозволяє апарату віддалятися від Землі майже без витрат палива. Коли зонд відлітає достатньо далеко, модель перемикається на традиційну задачу двох тіл, де враховується лише тяжіння Сонця та самого апарата.

Новий алгоритм також оптимізовано під сонячну електричну тягу (SEP). На відміну від хімічних ракет, SEP діє повільно, але безперервно протягом місяців або навіть років. Дослідники змінили код так, щоб він враховував тривале прискорення замість миттєвих вибухів швидкості. Під час симуляції на 80 реальних астероїдах система згенерувала понад 2 мільйони життєздатних траєкторій туди й назад.

Особливу увагу приділили астероїдам 1991 VG та Апофіс. Для першого було знайдено унікальний шлях через точку Лагранжа L1 з поверненням через L2 на протилежному боці Землі. Порівняння з базою даних НАСА показало, що нова методика значно знижує енергію, необхідну для відриву від планети. Це не лише здешевлює місію, а й дозволяє апаратам повертатися до атмосфери на безпечніших швидкостях, що потребує меншого теплового захисту.

Оскільки людство дедалі активніше досліджує навколоземні міні-світи, ці астродинамічні моделі стануть основою архітектури майбутніх місій. Зниження вартості та підвищення рівня виживання апаратів роблять такий підхід вигідним для подальшого освоєння ресурсів астероїдів. Нова ера космічної навігації обіцяє бути не лише швидкою, а й раціональною та безпечною.