Dostaneme se na Mars levněji?

sonda MAVEN u Marsu

Dosavadní přelety kosmických sond ze Země k Marsu se odehrávaly po poměrně jednoduchých i když velmi přesně vypočítaných přechodových drahách, tzv. Hohmannových elipsách. U Marsu pak musela sonda zažehnout brzdící motory, aby s planetou srovnala rychlost a mohla se tak stát její družicí.

Dvojice matematiků však vypočítala nový způsob přeletu, díky němuž si Mars sondu postupně “sám zachytí”. Konečná část dráhy v okolí Marsu se pak změní v jakousi spirálu.

Tato metoda je v zásadě podobná principu tzv. gravitačního praku, při němž se sonda za vhodných podmínek (správné poloze a vektoru rychlosti, obojí měřeno vůči planetě) při těsném průletu kolem planety v jejím gravitačním poli urychlí. Princip často využívají sondy NASA, které putují ke vnějším planetám sluneční soustavy a potřebují zadarmo získat rychlost. Metoda gravitačního či balistického záchytu sondy planetou funguje na v zásadě stejném principu, ale v opačném smyslu a pomaleji - sonda musí vlivem působení gravitačního pole planety jistou část své rychlosti a pohybové energie postupně ztratit, aby se nakonec mohla stát umělou družicí cílové planety, tedy například Marsu.

Tuto metodu vyzkoušeli vědci poprvé prakticky v rámci nouzové situace japonské měsíční sondy Hiten v roce 1991. Sonda Hiten se tehdy sice nacházela blízko Měsíce, ale měla příliš velkou rychlost a zároveň málo paliva na to, aby mohla dostatečně zabrzdit let pomocí svého motoru a stát se umělou družicí Měsíce. Tehdy japonským kolegům pomohli dva američtí matematici, pracující v Laboratoři tryskových pohonů v Pasadeně. Povedlo se jim společně a bez větších nároků na spotřebu paliva “usadit” japonskou sondu na oběžné dráze kolem Měsíce.

Povrch Marsu

Jedním z těchto matematiků byl i Edward Belbruno, který nyní společně s kolegou Francescem Topputem vypočítal variantu stejné metody pro balistický záchyt sondy u Marsu a tedy i pro levnější přelet k této planetě. Jejich metoda může u sondy ušetřit až několik stovek kilogramů paliva pro brzdící manévry (relativně může jít zhruba o 25% celkové zásoby paliva). Studie obou matematiků však zatím nebyla prověřena jinými vědci a jejich metoda nebyla dosud u Marsu nikdy použita. Metodu balistického záchytu zatím využila agentura NASA jen v případě letu sond k Měsíci. Nelze však vyloučit, že se v budoucnosti stane také důležitým faktorem i pro let lidí k Marsu.

Metoda balistického záchytu sondy planetou

Zdroje: Phys.Org, Gizmodo, Scientific American, Popular Science, arXiv