A Universidade de Surrey introduziu um novo método matemático para otimizar as rotas das missões espaciais, aumentando a eficiência ao reduzir a necessidade de combustível e cálculos extensos. Esta abordagem inovadora, comparada a um “mapa tubular para o espaço”, foi aplicada com sucesso a missões que visam a Lua e as luas de Júpiter. Crédito: SciTechDaily.com
Uma nova técnica matemática da Universidade de Surrey simplifica agora o planeamento de missões espaciais, mapeando rotas eficientes, semelhantes a um mapa do metro, revolucionando potencialmente as viagens para a Lua e mais além.
Assim como a navegação por satélite eliminou a necessidade de discutir a melhor rota para casa, cientistas da Universidade de Surrey desenvolveram um novo método para encontrar as rotas ideais para futuras missões espaciais sem a necessidade de desperdiçar combustível.
O novo método usa matemática para revelar todas as rotas possíveis de uma órbita para outra sem suposições ou usando enorme poder computacional.
Desenvolvimento do novo método de localização de rotas
Danny Owen, que desenvolveu a técnica no Centro Espacial Surrey, disse:
“Anteriormente, quando pessoas como NASA queriam traçar uma rota, seus cálculos dependiam de força bruta ou de suposições.
“A nossa nova técnica revela claramente todas as rotas possíveis que uma nave espacial poderia seguir de A para B, desde que ambas as órbitas partilhem um nível de energia comum.
“Isso torna a tarefa de planejar missões muito mais simples. Pensamos nisso como um mapa tubular do espaço.”
Melhorando a eficiência do combustível em missões espaciais
Nas últimas décadas, as missões espaciais têm dependido cada vez mais da capacidade de alterar o curso da trajetória de um satélite no espaço sem utilizar combustível.
Uma maneira de fazer isso é encontrar “conexões heteroclínicas” – os caminhos que permitem que as espaçonaves se transfiram de uma órbita para outra sem usar combustível.
A matemática para encontrar estes caminhos é complexa – normalmente calculada através da utilização de um vasto poder computacional para analisar uma opção após outra ou fazendo um “palpite inteligente” e depois investigando-o mais a fundo.
Introdução da Teoria do Nó em Viagens Espaciais
Esta nova técnica usa uma área da matemática chamada teoria dos nós para gerar rapidamente trajetórias aproximadas – que podem então ser refinadas. Ao fazer isso, as agências espaciais podem obter uma lista completa de todas as rotas possíveis a partir de uma órbita designada. Eles podem então escolher aquele que melhor se adapta à sua missão – da mesma forma que você escolhe uma rota estudando o mapa do metrô.
A técnica foi testada com sucesso em vários sistemas planetários – incluindo a Lua e as luas galileanas de Júpiter. Ambos são o foco das missões atuais e futuras.
Implicações mais amplas e aplicações futuras
Nicola Baresi, professor de mecânica orbital na Universidade de Surrey, disse:
“Estimulada pelo programa Artemis da NASA, a nova corrida à Lua está a inspirar os projectistas de missões em todo o mundo a pesquisar rotas eficientes em termos de combustível que possam explorar melhor e mais eficientemente a vizinhança da Lua.
“A nossa técnica não só torna essa tarefa complicada mais simples, mas também pode ser aplicada a outros sistemas planetários, como as luas geladas do Saturno e Júpiter.”
O artigo está publicado na revista Astrodinâmica.
Referência: “Aplicações da teoria dos nós à detecção de conexões heteroclínicas entre órbitas quase periódicas” por Danny Owen e Nicola Baresi, 15 de abril de 2024, Astrodinâmica.
DOI: 10.1007/s42064-024-0201-0
