🚀 В последние годы человечество исследовало несколько околоземных астероидов (NEA), таких как Рюгу (миссия Hayabusa2) и Диморф (DART). Однако для сбора данных о более чем 37 000 подобных объектов потребуются частые миссии. Учёные рассматривают CubeSat — компактные спутники с доступными компонентами — как идеальных кандидатов для таких задач.
🔥 Но как они достигнут астероидов с ограниченной грузоподъёмностью и двигателями? Ответ ищет Алессандро Кварта из Университета Пизы в своей новой статье в журнале Remote Sensing. Он анализирует траектории CubeSat с ионными двигателями, позволяющими выйти на гелиоцентрическую орбиту и «ждать» сближения с астероидом.
🌌 Большинство NEA движутся по эллиптическим орбитам, пересекая узловые точки дважды за оборот. Идея исследования — разместить CubeSat в одной из этих точек, чтобы астероид сам приблизился к нему во время пролёта. Это экономит топливо, необходимое для активного преследования цели.
⚡ Ключевой элемент — ионные двигатели. В работе детально изучен двигатель BIT-3 RF от компании Busek (Массачусетс). Это первый в мире сетчатый ионный двигатель на йоде (разработан в 2016 г.), чьи параметры хорошо изучены, что делает его эталоном для моделирования.
💡 Учёный проанализировал конфигурации с 1, 2 или 3 двигателями. Три двигателя ускоряют сближение, но увеличивают массу аппарата за счёт топлива и самих двигателей. Однако добавление третьего двигателя оказалось менее выгодным, чем второго, из-за возрастающего веса.
🛰️ Масса — критический параметр. Помимо двигателей, 4 кг отведено научной аппаратуре, а 40% веса CubeSat занимают системы жизнеобеспечения, включая солнечные панели HaWK от MMA.
📊 Основной фокус статьи — оптимизация траекторий. Используя принцип максимума Понтрягина и численный метод Адамса-Бэшфорта-Моултона, автор рассчитал 180 вариантов траекторий для орбит от 0,85 до 1,15 а.е. Из 37 000 NEA 18 694 пересекают эти орбиты, а 1 870 имеют как восходящие, так и нисходящие узлы.
🌠 Например, для астероида 1685 Toro миссия с тремя двигателями заняла бы 150 дней, израсходовав всего 8% массы CubeSat на топливо.
✨ Хотя траекторный анализ остаётся «невидимым героем» космических миссий, именно такие исследования прокладывают путь к новым открытиям. Пока конкретных планов по использованию этих расчётов нет, но они станут ключом к изучению астероидов и тайн ранней Солнечной системы.
—
Статья предоставлена [Universe Today](https://www.universetoday.com/).
🌌 Больше материалов по теме: [Астрономия и астрофизика](https://www.physicsforums.com/forums/astronomy-and-astrophysics.81/)