A imagem acima mostra a NASA Ares 3 sites Landing que ficou famosa no novo filme de sucesso, The Martian sobre uma missão tripulada a Marte que deu errado. Um novo estudo do MIT sugere que para economizar em peso, um desvio para a lua é a melhor rota para Marte. Para uma missão pilotado a Marte, alimentando-se na Lua poderia agilizar carga por 68 por cento:
Estudos anteriores sugeriram que o solo lunar e gelo de água em certas crateras da lua pode ser extraído e convertido em combustível. Partindo do princípio de que essas tecnologias são estabelecidos no momento de uma missão a Marte, o grupo do MIT descobriu que tomar um desvio para a lua para reabastecer reduziria a massa de uma missão em cima do lançamento em 68 por cento.
O grupo desenvolveu um modelo para determinar a melhor rota para Marte, assumindo a disponibilidade de recursos e infra-estrutura de combustível de geração na lua. Baseado em seus cálculos, eles determinaram a melhor rota para Marte, a fim de minimizar a massa que teria de ser lançado da Terra - muitas vezes um importante direcionador de custos em missões de exploração espacial.
Eles encontraram o caminho mais eficiente em massa envolve o lançamento de uma tripulação da Terra com combustível apenas o suficiente para entrar em órbita ao redor da Terra. A planta de produção de combustível na superfície da lua, então, lançar navios-tanque de combustível para o espaço, onde eles iriam entrar em órbita gravitacional. Os petroleiros acabaria por ser pego pela tripulação Mars-limite, o que então chefe de uma estação de abastecimento de combustível nas proximidades para abastecer antes de finalmente ir para Marte.
Olivier de Weck, professor de aeronáutica e astronáutica e dos sistemas de engenharia no MIT, diz que o plano se desvia rota mais direta da NASA "carry-along" de.
"Isso é completamente contra a sabedoria comum estabelecida de como ir a Marte, que é um tiro direto para Marte, levar tudo com você", diz de Weck. "A idéia de tomar um desvio no sistema lunar ... é muito intuitiva. Mas a partir de uma rede ideal e vista do grande-retrato, este poderia ser muito acessível, a longo prazo, porque você não tem que enviar tudo de Terra . "
Os resultados, que se baseiam na tese de doutorado de Takuto Ishimatsu, agora um pós-doutorado no MIT, são publicados no Jornal da nave espacial e foguetes.
No passado, os programas de exploração espacial adotaram duas estratégias principais no fornecimento de tripulações de missões com recursos: a abordagem carry-along, onde todos os veículos e recursos viajar com a equipe em todos os momentos - como nasmissões Apollo à Lua - e uma "estratégia de reabastecimento", em que os recursos são repostos regularmente, como por vôos espaciais para a Estação Espacial Internacional.
No entanto, como os seres humanos explorar além da órbita da Terra, essas estratégias podem não ser sustentável, de Weck e Ishimatsu escreve: "Como os orçamentos são limitados e destinos estão longe de casa, uma estratégia de logística bem planejada torna-se imperativo."
A equipe propõe que as missões a Marte e outros destinos distantes podem se beneficiar de uma estratégia de abastecimento que depende de "utilização de recursos in-situ" - a idéia de que recursos como combustível e provisões, como água e oxigênio, podem ser produzidos e recolhidos ao longo da rota da exploração espacial. Materiais produzidos no espaço iria substituir aqueles que de outra forma seriam transportadas da Terra.
Por exemplo, o gelo de água - o que poderia ser extraído e transformado em combustível de foguete - foi encontrado em Marte e da lua.
"Há um muito elevado grau de confiança que esses recursos estão disponíveis", diz de Weck. "Supondo que você pode extrair esses recursos, o que você faz com ele? Quase ninguém olhou para essa pergunta."
Para ver se os recursos de combustível e infra-estrutura no espaço beneficiaria missões tripuladas a Marte, Ishimatsu desenvolveu um modelo de fluxo de rede para explorar várias rotas para Marte - que vão desde um carry-along direto voo para uma série de reabastecimento pit paradas ao longo do caminho. O objetivo do modelo foi o de minimizar a massa que seria lançado a partir da Terra, mesmo quando incluindo a massa de uma planta de produção de combustível e peças de reposição que precisam ser pré-implantado.
Os modelos de abordagem do movimento de cargas e mercadorias, tais como combustível, em uma rede de cadeia de abastecimento no espaço. Ishimatsu desenvolveu um novo modelo matemático que melhora em um modelo convencional para veículos de roteamento. Ele adaptou o modelo para o cenário mais complexo de missões de longo prazo no espaço - tendo em conta as restrições específicas para as viagens espaciais.
O modelo assume um cenário futuro no qual o combustível pode ser processado, e transportados a partir de, a lua para se encontrar pontos no espaço. Da mesma forma, o modelo assume que depósitos de combustível pode ser localizado em determinados locais limitados gravitacional no espaço, chamados pontos de Lagrange. Dado um objetivo da missão, como um conjunto de restrições de peso, o modelo identifica a melhor rota na rede de abastecimento, ao mesmo tempo, satisfazendo as restrições da física básica.
Ishimatsu diz que a pesquisa demonstra a importância de estabelecer uma infra-estrutura de produção de recurso no espaço. Ele enfatiza que essa infra-estrutura pode não ser necessário para uma primeira viagem a Marte. Mas uma rede de recursos no espaço permitiria seres humanos para fazer a viagem várias vezes de uma forma sustentável.
"Nosso objetivo final é a colonizar Marte e para estabelecer uma presença humana permanente auto-sustentável lá", diz Ishimatsu."No entanto, igualmente importante, eu acredito que nós precisamos de 'pavimentar a estrada' no espaço para que possamos viajar entre corpos planetários de uma forma acessível."
"A otimização sugere que a Lua poderia desempenhar um papel importante na obtenção de nós para Marte repetidamente e de forma sustentável", de Weck acrescenta. "As pessoas têm sugerido que antes, mas nós pensamos que este é o primeiro trabalho definitivo que mostra matematicamente por que essa é a resposta certa.
O Galaxy diário via MIT.edu
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