Za każdym razem, gdy myślimy, że rozumiemy takie pojęcia jak „grawitacja” i „orbita”, pojawia się coś, co zmusza nas do drugiego spojrzenia, trzeciego i tak dalej. Wiemy, że potrzebujemy (dużo) energii, aby dostać się w kosmos, ale gdy już tam jesteśmy, możemy pokonywać imponujące odległości niemal za darmo, dzięki Planetarnej Autostradzie, czyli Interplanetary Transport Network. Jaki jest trik?
Słynny pisarz science fiction Robert Heinlein powiedział że jeśli potrafisz umieścić statek na orbicie, jesteś w połowie drogi do dowolnego miejsca. To nie jest łatwe zadanie: Ziemia wymaga od nas 8 kilometrów na sekundę, aby osiągnąć minimalną orbitę, i ponad 11, jeśli chcemy się od niej uwolnić… nie zapominając o tym, że musimy siedzieć na gigantycznych bombach.
Ale gdy już zostawimy nasz dom dzięki czystej sile, otwiera się możliwość pokonywania ogromnych odległości, zgodnie z zasadami skomplikowanej gry w efektywność. Byłoby wspaniale wydać dodatkową energię i dotrzeć szybciej, ale musielibyśmy zabrać tę energię ze sobą (w jakiś sposób). Jaka jest alternatywa? Interplanetary Transport Network, Planetarna Autostrada.
Poznajmy Planetarną Autostradę
Chociaż jej istota sięga lat 90. XIX wieku i badań Henri Poincarégo, system został wymyślony przez inżyniera oprogramowania Martina Lo z Jet Propulsion Laboratory do zaprojektowania planu lotu misji Genesis, której celem było zebranie cząstek wiatru słonecznego. Większość misji przygotowuje się, wykorzystując efekty grawitacji na statek, gdy zbliża się on do planety lub księżyca (zwana „asystą grawitacyjną” lub „procą grawitacyjną”), ale Planetarna Autostrada dodaje kolejny czynnik: wpływ Słońca na planety lub planet na ich bliskie księżyce.
Każda planeta i księżyc ma pięć punktów Lagrange’a, w których grawitacja dwóch ciał równoważy się. Gdy planety i ich księżyce krążą wokół Słońca, te punkty Lagrange’a zbliżają się do siebie, a w niektórych przypadkach nakładają się. Podążając precyzyjnym planem lotu, statek kosmiczny mógłby czekać w jednym z tych punktów, aż wpadnie w strefę wpływów planety, czekać ponownie, i przeskakiwać na orbity innej planety. Koncepcja Autostrady polega na połączeniu wszystkich tych punktów i w teorii odkrywca mógłby polecieć z Merkurego na Plutona i z powrotem, zużywając minimalne ilości paliwa.
Wszędzie... z dużą cierpliwością
Artykuł o Planetarnej Autostradzie opublikowany przez Shane’a Rossa jest pełen wspaniałych szczegółów, ale jest jedno porównanie, które wyróżnia się ponad resztę: Misja Genesis pokonała ponad 30 milionów kilometrów, zużywając 5 procent swojej masy jako paliwo. Pełny zbiornik samochodu również stanowi (mniej więcej) 5 procent całkowitej masy, a dzięki temu może przejechać zaledwie około 500 kilometrów w optymalnych warunkach.
Planetarna Autostrada jest w ciągłej zmianie, a potrzebne obliczenia są z pewnością skomplikowane, ale te ścieżki i punkty o niskiej energii pokazują, że bezpośrednia droga nie zawsze jest najlepsza dla misji. Jaka jest jej słabość? Powolność. Podróż z Ziemi na Marsa tą metodą zajęłaby około dziesięciu tysięcy lat...
Źródła: NASA, Phys.org, ResearchGate.
