Uma viagem à Lua não precisa custar caro, pois os cientistas descobriram um atalho que pode reduzir o custo de futuras missões.
Assim como pilotar um jato, a maior despesa associada à chegada ao nosso satélite lunar é o combustível.
O foguete do Sistema de Lançamento Espacial da NASA usa mais de dois milhões de litros de propelente a um custo estimado de US$ 4 bilhões (£ 2,8 bilhões) por lançamento, enquanto a espaçonave Orion precisa de ainda mais para navegar na superfície lunar.
No entanto, os cientistas desenvolveram agora um método matemático que pode poupar dinheiro às agências espaciais, encontrando rotas mais eficientes em termos de combustível.
As missões espaciais medem o combustível na medida em que não podem alterar a velocidade do foguete como um volume, que irá variar dependendo do combustível utilizado.
A nova rota dos pesquisadores requer 58,8 metros menos de combustível por segundo do que a rota mais eficiente descoberta anteriormente.
Isto pode não parecer muito comparado ao consumo total de combustível da viagem de 3.342,96 metros por segundo.
No entanto, o autor principal, Alan Cardec de Almeida Jr, da Universidade de Coimbra, disse: “Cada metro por segundo de viagem espacial é equivalente ao consumo de combustível”.
Os cientistas encontraram um novo atalho para a lua que poderia reduzir o custo da nossa viagem ao satélite lunar
A maneira mais eficiente de chegar à Lua é aproveitar o ponto de equilíbrio natural do sistema solar conhecido como ponto de Lagrange.
Em cada um dos cinco pontos de Lagrange, as forças gravitacionais da Terra, da Lua e do Sol estão equilibradas.
Isso significa que uma espaçonave pode estacionar em um desses locais e viajar pelo espaço sem precisar queimar mais combustível.
O problema é que as órbitas em torno dos pontos de Lagrange são inerentemente instáveis, e mesmo pequenas diferenças na trajetória podem levar a grandes diferenças nos resultados.
Isto torna extremamente demorado calcular todos os diferentes caminhos que uma nave espacial pode percorrer através do ponto de Lagrange entre a Terra e a Lua.
No entanto, o Dr. Almeida Jr. e seus coautores foram pioneiros no uso de uma nova estrutura matemática que torna esses cálculos muito mais simples.
Conhecida como a “teoria da conectividade funcional”, o seu método permitiu-lhes calcular milhões de trajetórias possíveis em vez de milhares e escolher a mais eficiente.
Para o estudo, Almeida Jr. e sua equipe simularam 30 milhões de maneiras diferentes de chegar à Lua para encontrar a melhor opção.
O combustível é uma das partes mais caras de uma missão espacial. O Sistema de Lançamento Espacial que leva a tripulação do Artemis II ao redor da Lua usa mais de dois milhões de litros de combustível durante o lançamento, enquanto a espaçonave Orion usa ainda mais para navegar.
A sua nova rota desafia o conhecimento prévio, que sugeria que a sonda se aproximaria da órbita natural do ponto mais próximo da Terra até ao ponto de Lagrange – conhecido como variável L1.
Por outro lado, os investigadores descobriram que aproximar-se destas órbitas mais perto da Lua é na verdade melhor.
Usando um sistema de controle, uma nave espacial pode permanecer nesta órbita indefinidamente até que a tripulação esteja pronta para fazer a segunda etapa da viagem até a Lua.
Dr. Almeida Jr. disse que este ponto de parada tem o potencial de transformar a exploração espacial em uma próspera indústria turística.
Ele disse: “A técnica proposta neste artigo envolve a órbita de L1, a partir da qual os humanos podem desfrutar de uma perspectiva única: a Terra e a Lua podem ser vistas em lados opostos da nave!
‘A espaçonave pode permanecer nesta órbita em torno de L1 por múltiplos de 13 dias, enquanto se conecta à Lua ou à Terra para substituir os turistas.
‘Esta estratégia poderá ser usada no futuro como um centro para o turismo, mas também para atividades mineiras.’
Identificar esta solução improvável só foi possível devido à matemática que permitiu à equipa calcular um número tão irracional de alternativas.
A nova rota afastará a espaçonave da Terra e a colocará em órbita no ‘ponto Lagrange’, onde a gravidade da Terra, da Lua e do Sol estão equilibradas. A partir daí, a nave pode esperar até que a segunda etapa comece na órbita lunar
O co-autor, Dr. Vitor Martínez de Oliveira, da Universidade de São Paulo, disse: ‘Em vez de assumir que é fácil escolher a parte do mundo com maior diversidade, podemos usar análises sistemáticas com métodos rápidos para tentar encontrar soluções não triviais.’
A quantidade exacta de combustível que irá poupar pode variar muito dependendo do tamanho da nave espacial, do tipo de combustível utilizado, da eficiência da nave e da quantidade de carga que transporta.
A boa notícia é que as poupanças aumentarão com o tamanho da embarcação, com os navios mais pesados a beneficiarem de uma grande redução no volume de combustível.
Por exemplo, uma nave espacial SpaceX totalmente carregada com uma carga de até 100 toneladas pode evacuar uma grande quantidade de combustível mudando ligeiramente sua rota na superfície da Lua.
Além de economizar dinheiro em combustível, esta nova rota é uma opção tentadora para missões lunares porque a espaçonave estará sempre dentro da linha de visão da Terra.
Isso significa que nunca haverá um momento em que o Controle da Missão perca contato com seus astronautas.
O Dr. De Oliveira disse: “A missão Artemis 2, por exemplo, perdeu contato com a Terra por um tempo porque estava diretamente atrás da Lua.
‘A órbita que propomos é uma solução que mantém comunicações ininterruptas.’
Uma grande vantagem desta rota é que não haverá períodos de blackout quando a espaçonave estiver escondida da Terra, como aconteceu durante o trânsito lunar da missão Artemis II.
No entanto, os investigadores admitem que os seus cálculos não são totalmente realistas, pois consideram apenas a gravidade da Terra e da Lua, excluindo a influência do Sol.
Levar em consideração o Sol teria produzido uma órbita mais eficiente, mas teria limitado a janela de lançamento.
O Dr. Almeida Jr observa: “Serão necessárias simulações para uma posição específica do Sol.
‘Por exemplo, se simularmos a data de lançamento da missão como 23 de dezembro, só obteremos resultados válidos para missões lançadas nessa data.’
Quem foi para a lua?
Um total de 12 pessoas caminharam na lua.
1 + 2. Apollo 11 – 21 de julho de 1969
Neil Armstrong fez história ao se tornar o primeiro homem a pisar na Lua, seguido pelo companheiro de tripulação Edwin ‘Buzz’ Aldrin.
3 + 4. Apollo 12 – 19 e 20 de novembro de 1969
Pete Conrad e Alan Bean caminharam pela lua na missão Apollo 12.
A tripulação da Apollo 12 sofreu dois relâmpagos logo após o lançamento do foguete Saturno V.
5 + 6. Apollo 14 – 5 de fevereiro de 1971
Alan Sheppard e Edgar Mitchell fizeram parte da missão Apollo 14. Eles foram lançados em 31 de janeiro de 1971 e pousaram na região lunar de Fra Mauro, destino original da Apollo 13.
7 + 8. Apollo 15 – 31 de julho de 1971
Dave Scott e James Irwin pousaram na lua e permaneceram três dias até 2 de agosto.
9 + 10. Apollo 16 – 21 de abril de 1972
John Young e Charlie Duke foram os próximos homens a pisar na lua. Quando a tripulação alcançou a órbita lunar, a missão quase foi abortada devido a problemas com o motor principal do módulo de comando e serviço.
11 + 12. Apollo 17 – 11 de dezembro de 1972
Os últimos homens a caminhar na Lua foram Eugene (Gene) Cernan e Harrison (Jack) Schmitt.
Antes de deixar a lua, Cernan rabiscou as iniciais de sua filha Tracy no regolito lunar. Como a lua não passa por condições climáticas como vento ou chuva para erodir nada, suas iniciais devem permanecer lá por muito tempo.
Todos os homens que foram à lua
