Le vaisseau spatial peut transporter régulièrement des astronautes et des fournitures vers et depuis la Lune

Plusieurs agences spatiales prévoient d’envoyer des astronautes, des cosmonautes et des cosmonautes sur la Lune dans les années à venir, avec l’objectif à long terme d’y établir une présence humaine permanente. Cela inclut la NASA Programme Artémis, qui vise à établir un « programme d’exploration et de développement lunaire durable » d’ici la fin de la décennie. Il y a aussi un concurrent chinois Russo Station internationale de recherche lunaire (ILRS) pour créer une série d’installations « à la surface et/ou en orbite de la Lune » qui permettront des recherches fructueuses.

Outre ces programmes menés par des agences gouvernementales, il existe de nombreuses entreprises et organisations non gouvernementales qui espèrent entreprendre des voyages réguliers sur la lune, soit pour le « tourisme lunaire » et l’exploitation minière, soit pour la construction »Village International de la LuneCela servirait de successeur spirituel à Station spatiale internationale (ISS). Ces plans nécessiteront de déplacer beaucoup de fret et de fret entre la Terre et la Lune au cours de la prochaine décennie, ce qui n’est pas une tâche facile. Pour résoudre ce problème, une équipe de chercheurs américains et britanniques a récemment publié document de recherche Sur des trajectoires optimales pour voyager entre la Terre et la Lune.

L’équipe était composée du professeur émérite Thomas Carter depuis Université d’État de l’est du Connecticut et professeur de sciences mathématiques Meyer Homey depuis Institut polytechnique de Worcester. Pour leur étude, les prépresse Parmi ceux-ci sont disponibles en ligne, Carter et Homey ont examiné comment une navette pouvait transporter des fournitures vers un avant-poste lunaire et transporter des ressources extraites de la surface. Sur la base de leurs calculs, ils ont conclu qu’une trajectoire mettant la navette sur une orbite elliptique et réduisant les exigences de poussée serait optimale.

Pendant la course à l’espace, la NASA et le programme spatial soviétique s’appuient sur des trajectoires de retour gratuites pour envoyer des missions sur la Lune. Cela consistait à utiliser la gravité lunaire pour effectuer une manœuvre en huit, ce qui permettait au vaisseau spatial de rentrer chez lui avec un minimum de modifications d’orbite (réduisant la quantité de carburant nécessaire). Les orbites des missions Artemis seront similaires à celles de leurs prédécesseurs Apollo en ce sens qu’elles effectueront également des vols en huit se terminant par une « éclaboussure » dans l’océan.

En d’autres termes, ces missions seront des allers simples. Mais outre le retour des astronautes sur la Lune, l’assemblage de la passerelle lunaire et l’installation d’Artemis Basecamp à la surface, l’objectif à long terme est d’utiliser l’infrastructure Artemis pour établir une présence humaine permanente sur la Lune. Il est également nécessaire de garder les choses rentables, ce qui rend inefficace le lancement de charges utiles lourdes de la surface vers la lune. Comme le co-auteur, le professeur Homey, l’a expliqué à Universe Today par e-mail, leur proposition envisage une navette en orbite autour de la Terre et de la Lune :

« un de [the ISS’] Les « fonctions » consistent à éviter d’envoyer de grosses charges utiles en orbite terrestre basse. Au lieu de cela, nous envoyons des « capsules » avec des fournitures et des remplacements aux astronautes. accomplir [lunar settlements] Au moindre coût, nous avons besoin de quelque chose de similaire à la Station spatiale internationale mais en orbite autour de la Terre et de la Lune. Cette navette n’atterrira jamais sur Terre ou sur la Lune. Les capsules de la Terre s’y colleront lorsqu’elle sera près de la Terre, et de même, les capsules de la Lune s’y colleront lorsqu’elle sera près de la Lune. Cela évitera d’avoir à soulever de lourdes charges depuis la Terre ou la Lune, et cela permettra d’économiser beaucoup d’argent et de ressources.

Cependant, la navette aura besoin de moteurs et de propulseurs pour maintenir cette navette en orbite car elle est soumise à des perturbations gravitationnelles (de la Terre, de la Lune et du Soleil). Alors qu’une navette ne nécessiterait pas les énormes propulseurs et réservoirs de carburant nécessaires pour se libérer de la gravité terrestre, les moteurs et le carburant ajoutent de grandes quantités de masse à la mission, ce qui fait grimper les coûts. Pour résoudre ce problème, Homey et Carter ont envisagé des manœuvres qui réduiraient la consommation de carburant tout en permettant à la navette d’orbiter autour du système Terre-Lune dans un délai raisonnable.

« Le processus que nous avons utilisé pour obtenir nos résultats consistait à développer des modèles mathématiques appropriés basés sur les forces gravitationnelles de la Terre et de la Lune (et du Soleil) affectant l’orbite de la navette », a déclaré Homey. Dans cet esprit, ils ont décidé qu’une orbite circulaire et elliptique avec un périhélie près de la Terre et un aphélie au-delà de la Lune serait la trajectoire optimale. Seule une poussée minimale serait nécessaire pour les corrections de trajectoire, éliminant les effets gravitationnels solaires hors du plan, qui pourraient être encore réduits en veillant à ce que l’excentricité orbitale reste proche de zéro.

Ce type de navette et de trajectoire, a déclaré Homey, est nécessaire à tout projet d’établissement d’un réseau humain permanent.
sur la Lune, mais pourrait également conduire à une économie Terre-Lune florissante :

À l’heure actuelle, il est prévu d’établir un « avant-poste » permanent à la surface de la lune. Cet avant-poste aura besoin de fournitures de la Terre pour fonctionner correctement (nourriture, ordinateurs médicaux, pièces pour robots, etc.) et d’un mécanisme pour remplacer les astronautes). En même temps, il renverra sur Terre les éléments qui manquent tellement sur Terre (par exemple, l’hélium-3) et qui, selon tous les calculs théoriques, sont le combustible du réacteur à fusion.

avec une signature Loi américaine sur la compétitivité des lancements d’espaces commerciaux en 2015 et Loi américaine sur la compétitivité des lancements d’espaces commerciaux Pour 2020, le gouvernement américain a clairement indiqué que les activités commerciales sur la Lune comprendront l’extraction des ressources. En plus de sécuriser les ressources minérales (telles que les métaux de terres rares qui sont vitaux pour l’électronique et les appareils numériques), les scientifiques ont rêvé d’un jour où les sources lunaires d’hélium-3 seraient utiles car elles permettraient l’utilisation généralisée de la fusion. réacteurs pour répondre à nos besoins énergétiques. Homey et Carter ont inclus une mise en garde dans leur étude, affirmant que leurs résultats nécessiteraient des tests et une validation supplémentaires. Comme noté dans conclusion:

« Il devrait être possible de concevoir un système de contrôle qui ramènera l’engin spatial sur l’orbite spécifiée afin de compenser les perturbations qui ne sont pas prises en compte dans l’analyse. On pourrait dire que l’on pourrait deviner que l’orbite circulaire de la navette fournit l’orbite optimale en termes de poussée. Mais cette orbite a une trajectoire de longueur maximale. Il s’ensuit que le résultat obtenu dans cet article, même s’il peut être « intuitivement évident », n’est pas nécessairement évident ».

Lecture complémentaire : arXiv