2025-07-29 15:28

行星和卫星周围的“管状图”通过绳结理论得以实现

  

  就像卫星导航不再需要争论回家的最佳路线一样,萨里大学的科学家们已经开发出一种新方法,可以在不浪费燃料的情况下为未来的太空任务找到最佳路线。

  这种新方法使用数学来揭示从一个轨道到另一个轨道的所有可能路线,而无需猜测或使用巨大的计算机能力。

  在萨里太空中心开发这项技术的丹尼·欧文说:

  以前,当像美国宇航局这样的机构想要绘制一条路线时,他们的计算要么依靠蛮力,要么依靠猜测。

  “我们的新技术巧妙地揭示了航天器从a点到B点的所有可能路线,只要两个轨道具有共同的能量水平。

  “这使得计划任务变得简单得多。我们把它看作是空间的地铁地图。”

  近几十年来,太空任务越来越依赖于在不使用燃料的情况下改变卫星在太空中的路径。

  实现这一目标的一种方法是找到“异斜连接”——允许航天器在不使用燃料的情况下从一个轨道转移到另一个轨道的路径。

  寻找这些路径的数学计算是复杂的——通常是通过使用巨大的计算能力来计算一个又一个选项,或者通过“智能猜测”,然后进一步研究它。

  这项新技术使用了一个叫做“结理论”的数学领域来快速生成粗略的轨迹,然后可以对其进行细化。通过这样做,太空机构可以获得从指定轨道出发的所有可能路线的完整列表。然后,他们可以选择最适合自己任务的路线——就像你可能会通过研究地铁地图来选择路线一样。

  这项技术在不同的行星系统上进行了成功的测试,包括月球和木星的伽利略卫星。这两者都是当前和未来任务的重点。

  萨里大学轨道力学讲师尼古拉·巴雷西博士说:

  在美国宇航局阿尔忒弥斯计划的推动下,新的月球竞赛激励着世界各地的任务设计师们研究节能路线,以便更好、更有效地探索月球附近。

  “我们的技术不仅使这项繁琐的任务变得更加简单,而且还可以应用于其他行星系统,例如土星和木星的冰冷卫星。”

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