科學家發現了一條通往月球的捷徑，它可以降低未來任務的成本

登月之旅可能不需要花費大量資金，因為科學家已經發現了一條可以降低未來任務成本的捷徑。

與搭乘飛機一樣，到達衛星的最大成本之一是燃料。

NASA 的太空發射系統火箭使用超過 200 萬公升推進劑，每次發射的成本估計為 40 億美元（28 億英鎊），而獵戶座太空船則需要更多推進劑才能前往月球表面。

然而，科學家現在設計了一種數學方法，可以透過尋找更省油的方法來節省航太機構的資金。

太空任務透過改變火箭速度的量來測量燃料，而不是根據所使用的燃料而改變的量。

研究人員的新路徑每秒所需的燃料比先前發現的更有效率的路徑少 58.8 公尺。

與該航班每秒 3,342.96 公尺的總油耗相比，這似乎並不算多。

然而，主要作者、科英布拉大學的 Alan Kardec de Almeida Junior 博士表示：“在太空旅行方面，每秒的每一米都相當於大量的燃料消耗。”

到達月球最有效的方法之一是利用太陽系中被稱為拉格朗日點的自然平衡點。

在五個拉格朗日點中的每一個處，地球、月球和太陽的引力是平衡的。

這意味著一艘太空船可以將自己停泊在這些地點之一併在太空中旅行，而無需燃燒更多的燃料。

問題在於，圍繞拉格朗日點的軌道本質上是不穩定的，即使軌跡上的微小差異也可能導致結果的巨大差異。

這使得計算太空船可能通過地球和月球之間的拉格朗日點的所有不同路徑非常耗時。

然而，小阿爾梅達博士和他的同事率先使用了新的數學框架，使這些計算變得更加容易。

他們的方法被稱為“功能通訊理論”，使他們能夠計算數百萬而不是數千條可能的路徑，並選擇最有效的路徑。

在他們的研究中，小阿爾梅達博士和他的團隊模擬了 3000 萬種不同的登月方式，以找到最佳選擇。

他們的新路徑挑戰了先前的觀點，即太空船應該從距離地球較近的點接近通往拉格朗日點（稱為 L1 變點）的自然軌道。

與預期相反，研究人員發現從最靠近月球的一側接近這些軌道實際上會更好。

使用控制系統，太空船可以無限期地保持在這個軌道上，直到機組人員準備好進行第二段月球之旅。

小阿爾梅達博士表示，這一停止點有可能將太空任務轉變為蓬勃發展的旅遊業。

「本文提出的策略涉及圍繞L1的軌道，在那裡人們可以享受獨特的視角：在飛船的兩側都可以看到地球和月球！」他說。

「太空船可以在圍繞 L1 的軌道上停留 13 天的倍數，屆時可以與月球或地球進行通訊以取代遊客。

“這一戰略未來可以用作旅遊中心，也可以用於採礦活動。”

之所以能夠發現這個不太可能的解決方案，是因為團隊能夠計算出如此荒謬的選項數量。

「我們不應該假設選擇最接近地球的變數部分更容易，而是可以以更快的方式使用系統分析來嘗試找到非直觀的解決方案，」來自聖保羅大學的合著者 Vitor Martins de Oliveira 博士說。

這樣節省的燃料量可能會有很大差異，這取決於太空船的大小、使用的燃料類型、太空船的效率以及所運載的貨物量。

好消息是，節省的費用將與船舶的大小成正比，較重的船舶受益於燃油量的更大減少。

例如，一艘滿載多達 100 噸貨物的 SpaceX 星際飛船，只需稍微調整前往月球表面的軌跡即可釋放大量燃料。

除了節省燃料費用之外，這條新路徑對於月球任務來說也是一個有吸引力的選擇，因為太空船將始終在地球的視線範圍內。

這意味著任務控制中心永遠不會與太空人失去聯繫。

「例如，阿耳忒彌斯 2 號任務在一段時間內與地球失去了聯繫，因為它位於月球正後方，」德奧利維拉博士說。

“我們提出的軌道是一個保持不間斷通信的解決方案。”

不過，研究人員承認，他們的計算並非完全現實，因為他們只考慮了地球和月球的引力，而沒有考慮太陽的影響。

如果考慮到太陽，可以找到更有效的軌道，但這會限制發射視窗。

「有必要對太陽的特定位置進行模擬，」阿爾梅達朱尼爾博士指出。

“例如，如果我們模擬 12 月 23 日的任務發射日期，我們將只能獲得該日期發射的任務的有效結果。”