天文学家绘制太空管状地图：用“结”理论解开行星路径之谜
萨里大学（University of Surrey）采用一种新颖的数学技术，绘制出类似地铁地图的高效路线，从而简化了太空任务规划。正如卫星导航让人们不再需要为回家的最佳路线争论不休一样，科学家们也开发出了一种新方法，可以为未来的太空任务找到最佳路线，而无需浪费燃料。新方法利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。
萨里太空中心开发出这项技术的丹尼-欧文（Danny Owen）说：
"以前，当美国国家航空航天局等机构想要绘制一条航线时，他们的计算要么靠蛮力算，要么靠猜测。我们的新技术巧妙地揭示了航天器从 A 到 B 的所有可能路线，只要两个轨道具有共同的能级。这使得任务规划变得更加简单。我们将其视为太空管状地图。"
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运行轨迹的能力。其中一种方法是寻找"异质连接"--使航天器能够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。找到这些路径的数学方法非常复杂，通常是通过使用庞大的计算能力来计算出一个又一个选项，或者是进行"智能猜测"，然后进一步研究。
这项新技术利用一种被称为"结理论"的数学领域来快速生成粗略的轨迹，然后再对其进行改进。通过这种方法，航天机构可以获得一份从指定轨道出发的所有可能路线的完整列表。然后，他们就可以选择最适合其任务的路线--就像你通过研究管状地图来选择路线一样。
该技术已在多个行星系统上成功测试，包括月球和木星的伽利略卫星。这两个系统都是当前和未来任务的重点。
萨里大学轨道力学讲师 Nicola Baresi 博士说："在美国国家航空航天局阿耳特弥斯计划的推动下，新的月球竞赛正在激励世界各地的任务设计者研究燃料效率高的路线，以便更好、更有效地探索月球附近地区。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卫星。"
论文发表在《天体动力学》杂志上。
DOI: 10.1007/s42064-024-0201-0
编译来源：ScitechDaily
