Ateinančiais metais kelios kosmoso agentūros planuoja siųsti astronautus, kosmonautus ir kosmonautus į Mėnulį, siekdamos ilgalaikio tikslo ten nuolat gyventi. Tai apima NASA Artemis programa, kuria siekiama iki dešimtmečio pabaigos sukurti „tvarią Mėnulio tyrinėjimo ir plėtros programą“. Taip pat yra Kinijos „Russo“ konkurentas Tarptautinė Mėnulio tyrimų stotis (ILRS), kad sukurtų daugybę įrenginių „Mėnulio paviršiuje ir (arba) orbitoje“, kurie leis atlikti pelningus tyrimus.

Išskyrus šias vyriausybinių agentūrų vadovaujamas programas, yra daug įmonių ir nevyriausybinių organizacijų, kurios tikisi reguliariai vykti į Mėnulį „mėnulio turizmo“ ir kasybos tikslais arba statyti „Mėnulio tarptautinis kaimasTai būtų dvasinis įpėdinis Tarptautinė kosminė stotis (TKS). Šiems planams per ateinantį dešimtmetį reikės perkelti daug krovinių ir krovinių tarp Žemės ir Mėnulio, o tai nėra lengva užduotis. Siekdama išspręsti šią problemą, JAV ir JK mokslininkų komanda neseniai paskelbė mokslinis darbas Optimaliomis kelionės tarp Žemės ir Mėnulio trajektorijomis.

Komandą sudarė profesorius emeritas Tomas Carteris iš Rytų Konektikuto valstijos universitetas ir matematikos mokslų profesorius Meyer Homey iš Worcesterio politechnikos institutas. Jų tyrimui, ikispaudos Iš kurių galima rasti internete, Carteris ir Homey ištyrė, kaip maršrutinis laivas galėtų nugabenti atsargas į Mėnulio forpostą ir gabenti iš paviršiaus išgaunamus išteklius. Remdamiesi savo skaičiavimais, jie padarė išvadą, kad trajektorija, kuri nukreipia šaudyklą elipsės formos orbita ir sumažina traukos reikalavimus, būtų optimali.

Kosminių lenktynių metu tiek NASA, tiek sovietų kosmoso programa remiasi nemokamomis grįžimo trajektorijomis, kad galėtų siųsti misijas į Mėnulį. Tai apėmė Mėnulio gravitacijos panaudojimą, kad būtų atliktas aštuonių figūrų manevras, dėl kurio erdvėlaivis grįžo namo su minimaliais orbitos pakeitimais (sumažinus reikiamą kuro kiekį). „Artemis“ misijų orbitos bus panašios į jų „Apollo“ pirmtakų orbitas, nes jos taip pat atliks aštuonių figūrų skrydžius, kurie baigsis „nuleidimu“ į vandenyną.

Kitaip tariant, šios misijos bus kelionės į vieną pusę. Tačiau, išskyrus astronautų grąžinimą į Mėnulį, Mėnulio vartų surinkimą ir Artemis bazinės stovyklos įrengimą paviršiuje, ilgalaikis tikslas yra panaudoti Artemidės infrastruktūrą nuolatiniam žmogaus buvimui Mėnulyje. Taip pat reikia, kad viskas būtų ekonomiška, todėl sunkių krovinių paleidimas iš paviršiaus į mėnulį yra neveiksmingas. Kaip bendraautorius profesorius Homey elektroniniu paštu paaiškino „Universe Today“, jų pasiūlymas numato, kad Žemė ir Mėnulis skrieja orbitoje:

„vienas iš [the ISS’] „Funkcijos“ yra išvengti didelių naudingųjų krovinių siuntimo į žemą Žemės orbitą. Vietoje to astronautams siunčiame „kapsules“ su atsargomis ir pakaitalais. atlikti [lunar settlements] Už mažiausią kainą mums reikia kažko panašaus į Tarptautinę kosminę stotį, bet skriejančio aplink Žemę ir Mėnulį. Šis laivas niekada nenusileis į Žemę ar Mėnulį. Kapsulės iš Žemės prilips prie jo, kai ji bus šalia Žemės, ir panašiai, kapsulės iš Mėnulio prilips prie jo, kai jis bus šalia Mėnulio. Taip nereikės kelti didelių krovinių iš Žemės ar Mėnulio, o tai sutaupys daug pinigų ir išteklių.

Tačiau, norint išlaikyti jį orbitoje, šautuvui reikės variklių ir propelentų, nes jį veikia gravitaciniai trikdžiai (nuo Žemės, Mėnulio ir Saulės). Nors šaudyklams nereikės didžiulių pristūmiklių ir degalų bakų, reikalingų norint išsivaduoti iš Žemės gravitacijos, varikliai ir degalai prideda daug masės į misiją ir padidina išlaidas. Siekdami išspręsti šią problemą, Homey ir Carteris apsvarstė manevrus, kurie sumažintų degalų sąnaudas ir vis tiek leistų šaudyklai per pagrįstą laiką skristi aplink Žemės ir Mėnulio sistemą.

„Procesas, kurį naudojome norėdami gauti rezultatus, buvo sukurti tinkamus matematinius modelius, pagrįstus Žemės ir Mėnulio (ir Saulės) gravitacinėmis jėgomis, veikiančiomis šaudyklės orbitą“, – sakė Homey. Atsižvelgdami į tai, jie nusprendė, kad optimalus kelias būtų apskrita elipsės formos orbita su periheliu netoli Žemės ir apogėjų už Mėnulio. Kurso pataisymui prireiktų tik minimalios traukos, pašalinant neplokštuminius saulės gravitacinius efektus, kuriuos būtų galima dar labiau sumažinti užtikrinant, kad orbitos ekscentriciškumas išliktų artimas nuliui.

Homey teigimu, tokio tipo maršrutas ir trajektorija yra būtini bet kokiems planams įkurti nuolatinį žmogų
Mėnulyje, bet taip pat gali lemti klestinčią Žemės ir Mėnulio ekonomiką:

Šiuo metu Mėnulio paviršiuje planuojama įkurti nuolatinį „forpostą“. Šiam forpostui, kad jis tinkamai veiktų, reikės atsargų iš Žemės (maisto, medicininių kompiuterių, robotų dalių ir kt.) ir astronautų pakeitimo mechanizmo. Kartu jis sugrąžins į Žemę elementus, kurių Žemėje taip trūksta (pavyzdžiui, helio-3) ir kurie, remiantis visais teoriniais skaičiavimais, yra branduolių sintezės reaktoriaus kuras.

su parašu JAV komercinės erdvės paleidimo konkurencingumo įstatymas 2015 metais ir JAV komercinės erdvės paleidimo konkurencingumo įstatymas 2020 m. JAV vyriausybė aiškiai nurodė, kad komercinė veikla Mėnulyje apims išteklių gavybą. Be mineralinių išteklių (pvz., retųjų žemių metalų, kurie yra gyvybiškai svarbūs elektronikai ir skaitmeniniams įrenginiams) saugojimo, mokslininkai svajojo apie dieną, kai Mėnulio helio-3 šaltiniai bus naudingi, nes tai leistų plačiai naudoti branduolių sintezę. reaktorių, kad patenkintų mūsų energijos poreikius. Homey ir Carteris savo tyrime įtraukė įspėjimą, sakydami, kad jų rezultatus reikės toliau tikrinti ir patvirtinti. Kaip pažymėta išvadas:

„Turėtų būti įmanoma sukurti valdymo sistemą, kuri sugrąžintų erdvėlaivį į nurodytą orbitą, kad būtų kompensuojami trikdžiai, į kuriuos neatsižvelgiama atliekant analizę. Galima sakyti, kad būtų galima spėti, kad šaudyklės žiedinė orbita. suteikia optimalią orbitą traukos atžvilgiu. Tačiau ši orbita turi didžiausio ilgio kelią. Iš to išplaukia, kad šiame darbe gautas rezultatas, nors jis gali būti „intuityviai akivaizdus“, nebūtinai yra akivaizdus“.

Papildoma literatūra: arXiv