Bildnachweis: NASA
Der NASA-Astronom Martin Lo hat herausgefunden, was seiner Meinung nach eine Reihe von Flugwegen mit niedriger Energie ist, die Raumschiffe nehmen können, um den Treibstoff zu minimieren, den sie benötigen, um sich in unserem Sonnensystem zu bewegen. Jeder Planet und Mond hat fünf Punkte in der Nähe, an denen sich die Schwerkraft ausgleicht, sogenannte Lagrange-Punkte. Durch die Vernetzung hat Lo Wege ausgearbeitet, die nur sehr wenig Treibstoff benötigen, um von Planet zu Planet zu gelangen. Das erste Raumschiff, das seine Arbeit nutzt, wird die Genesis-Mission der NASA sein, bei der Sonnenpartikel gesammelt und dann zur Erde zurückgebracht werden.
Eine „Autobahn“ durch das Sonnensystem, die einer Vielzahl von virtuellen gewundenen Tunneln und Leitungen um die Sonne und Planeten ähnelt, wie sie von einem Ingenieur des Jet Propulsion Laboratory der NASA in Pasadena, Kalifornien, geplant wurden, kann die für den zukünftigen Weltraumbedarf benötigte Treibstoffmenge reduzieren Missionen.
Das als Interplanetary Superhighway bezeichnete System wurde von Martin Lo konzipiert, dessen Software zur Gestaltung des Flugwegs für die Genesis-Mission der NASA verwendet wurde, die derzeit diese „Autobahn im Weltraum“ nutzt, um Sonnenwindpartikel für die Rückkehr zur Erde zu sammeln .
Die meisten Missionen sind so konzipiert, dass sie die Art und Weise nutzen, wie die Schwerkraft an einem Raumschiff zieht, wenn es an einem Körper wie einem Planeten oder einem Mond schwingt. Das Konzept von Lo nutzt einen weiteren Faktor, den Zug der Sonne auf den Planeten oder den Zug eines Planeten auf die nahe gelegenen Monde. Kräfte aus vielen Richtungen heben sich fast gegenseitig auf und hinterlassen Wege durch die Schwerkraftfelder, in denen sich Raumfahrzeuge bewegen können.
Jeder Planet und Mond hat fünf Orte im Weltraum, die Lagrange-Punkte genannt werden, an denen die Schwerkraft eines Körpers die eines anderen ausgleicht. Raumfahrzeuge können dort umkreisen, während sie sehr wenig Treibstoff verbrennen. Um die interplanetare Autobahn zu finden, kartierte Lo einige mögliche Flugwege zwischen den Lagrange-Punkten und variierte die Entfernung, die das Raumschiff zurücklegen würde, und wie schnell oder langsam es sich bewegen würde. Wie Fäden, die zu einem Seil zusammengedreht waren, bildeten die möglichen Flugbahnen Rohre im Raum. Lo plant, diese Röhren für das gesamte Sonnensystem zu kartieren.
Die Forschung von Lo basiert auf theoretischen Arbeiten, die der französische Mathematiker Henri Poincar im späten 19. Jahrhundert begonnen hat. 1978 war der internationale Sun-Earth Explorer 3 der NASA die erste Mission, die energiearme Umlaufbahnen um einen Lagrange-Punkt nutzte. Später schickten die Fluglotsen des Goddard Space Flight Center der NASA, Greenbelt, Md., Das Raumschiff auf energiearmen Wegen zwischen Erde und Mond 1985 zur ersten Begegnung mit einem Kometen, dem Kometen Giacobini-Zinner.
1991 verwendeten Ingenieure von JPL und der japanischen Weltraumbehörde eine andere Methode zur Analyse von Umlaufbahnen mit niedriger Energie, um es der japanischen Hiten-Mission zu ermöglichen, den Mond zu erreichen. Inspiriert von dieser Pionierarbeit und Forschung von Wissenschaftlern der Universität Barcelona entwickelte Lo die Theorie der interplanetaren Autobahn.
Lo und seine Kollegen haben die zugrunde liegende Mathematik der interplanetaren Autobahn mithilfe von Modellen und Algorithmen, die an der Purdue University in West Lafayette, Indiana, entwickelt wurden, in ein Werkzeug für das Missionsdesign namens „LTool“ verwandelt. Das neue LTool wurde von JPL-Ingenieuren zur Neugestaltung des Flugs verwendet Weg für die Genesis-Mission zur Anpassung an eine Änderung der Startdaten. Genesis wurde im August 2001 gestartet.
Die Flugbahn wurde für das Raumschiff entworfen, um die Erde zu verlassen und den Lagrange-Punkt zu umkreisen. Nach fünf Schleifen um diesen Lagrange-Punkt fällt das Raumschiff ohne Manöver aus der Umlaufbahn und passiert dann die Erde zu einem Lagrange-Punkt auf der gegenüberliegenden Seite des Planeten. Schließlich wird es in die obere Erdatmosphäre zurückkehren, um seine Sonnenwindproben in der Wüste von Utah abzugeben.
"Genesis würde in einer perfekten Welt überhaupt keinen Kraftstoff benötigen", sagte Lo. „Da wir jedoch die vielen Variablen, die während der Mission auftreten, nicht kontrollieren können, müssen wir einige Korrekturen vornehmen, während Genesis seine Schleifen um einen Lagrange-Punkt der Erde abschließt. Die Einsparungen beim Kraftstoff führen zu einer besseren und billigeren Mission. “
Lo fügte hinzu: „Dieses Konzept garantiert nicht den einfachen Zugang zu jedem Teil des Sonnensystems. Ich kann mir jedoch einen Ort vorstellen, an dem wir wissenschaftliche Plattformen um einen der Lagrange-Punkte des Mondes herum bauen und warten könnten. Da Lagrange-Punkte Wahrzeichen für die interplanetare Autobahn sind, können wir möglicherweise Raumschiffe von und zu solchen Plattformen leiten. “ Ein Team im Johnson Space Center der NASA in Houston, das mit dem NASA Exploration Team zusammenarbeitet, schlägt vor, die interplanetare Autobahn eines Tages für zukünftige Weltraummissionen zu nutzen.
"Die Arbeit von Lo hat zu Durchbrüchen bei der Vereinfachung von Missionskonzepten für die Erforschung von Menschen und Robotern jenseits der erdnahen Umlaufbahn geführt", sagte Doug Cooke, Manager von Johnsons Advanced Development Office. "Diese Vereinfachungen führen dazu, dass weniger Raumfahrzeuge für eine breite Palette von Missionsoptionen benötigt werden."
Die Arbeit an der interplanetaren Autobahn für das Design von Weltraummissionen wurde von den Herausgebern des Discover-Magazins und einer externen Expertengruppe für einen Discover Innovation Award nominiert.
JPL wird für die NASA vom California Institute of Technology, Pasadena, verwaltet. Weitere Informationen zur Genesis-Mission finden Sie im Internet unter: http://www.genesismission.org/.
Originalquelle: NASA / JPL-Pressemitteilung
