Учёные разработали «ПДД» для космических кораблей на орбите Луны

Инженеры из Техасского университета A&M, Космического центра им. Джонсона NASA и Университета Пердью создали математические «правила дорожного движения» и алгоритмы для управления движением космических аппаратов на окололунной орбите. Исследование опубликовано в журнале Acta Astronautica, а пресс-релиз размещён на портале EurekAlert.

Космический «аэропорт» и проблема пробок

В рамках подготовки к программе Artemis на лунной орбите планируется использовать окололунную станцию Gateway в качестве своего рода космического «аэропорта». Со временем там будет скапливаться множество аппаратов: корабли с экипажами, лунные модули и грузовые суда. На расстоянии 240 000 миль от Земли NASA строит первую в мире «космическую аэровокзал» для Луны, где космические корабли будут стоять в очереди для стыковки.

В условиях сложной гравитации системы Земля-Луна корабли не могут просто «заглушить двигатели и припарковаться на обочине» — они постоянно движутся. Станция Gateway будет работать по невидимому шоссе, где схемы движения записаны в элегантных математических правилах.

«Жемчужное ожерелье» и безопасные дистанции

Главная инновация ученых — концепция «жемчужного ожерелья». Исследователи рассчитали оптимальные траектории и маневры ожидания, при которых аппараты выстраиваются на орбите на безопасном, но экономичном с точки зрения топлива расстоянии друг от друга — подобно жемчужинам на нити.

Это «золотая середина»: удерживать «припаркованные» транспортные средства достаточно далеко друг от друга для безопасности, но достаточно близко к месту назначения, чтобы не тратить драгоценный топливный ресурс.

Учет реальных рисков и экономия ресурсов

Новые протоколы прошли проверку в тысячах компьютерных симуляций, учитывающих реальные факторы:

• ошибки навигации;
• возможные сбои в работе двигателей;
• гравитационные возмущения системы Земля-Луна.

Это позволяет гарантировать, что корабли не столкнутся при формировании «очереди» к станции Gateway. Протоколы обеспечивают удержание аппаратов в нужных зонах ожидания без перерасхода ценного топлива — критически важный фактор для миссий в дальнем космосе.

Подготовка к эпохе регулярных лунных полётов

Разработка «лунных ПДД» стала необходимым шагом к созданию устойчивой инфраструктуры для регулярных полётов на Луну. По мере наращивания темпа миссий Artemis количество одновременных аппаратов в окололунном пространстве будет расти, и без жестких математических правил риск инцидентов становился бы недопустимо высоким.

Работа международной группы ученых заложила фундамент для безопасного управления космическим движением в новой эре лунного исследования.