【“抄近道”去火星!新方案往返总时长仅需153天】基于小行星轨道构建的星际“捷径”有望大幅缩短未来地球与火星间旅行的飞行时间。
巴西北里约热内卢州立大学的研究人员通过对某些小型天体早期轨道数据的创新性分析,找到了规划更直接的星际航行路线的可能性。研究表明,与目前完全基于星历表的常规方案相比,#新方法往返地球与火星之间仅需153天#。(传统采用霍曼转移轨道单程前往火星的飞行时间平均耗时约260天,往返任务通常需21~30个月。)
目前,任何一项火星任务的规划都依赖诸如火星冲日等天象进行推算:每隔 26 个月,地球和火星会运行至太阳的同一侧,此时火星抵达距离地球最近的位置。尽管这被用于确定发射窗口期,但标准轨道计算未纳入小行星早期轨道数据,而这些数据具备生成最优轨迹的潜力。
新方法选择并利用了 2001 CA21 小行星,原因是其初始轨道与地球轨道和火星轨道均有交汇。研究人员为该小行星的轨迹设定了 5 度的倾角偏差,以便研究更趋直线、更高效率的星际旅行方案。他们利用这一几何模型分析了即将到来的三次火星冲日:2027 年、2029 年和 2031 年。
分析结果表明,2031 年,火星和地球之间的几何排列能够让两次完整的往返任务在不到一年内完成,且轨道平面与 2001 CA21 小行星锚定的轨道平面完全重合。在 2031 年的发射窗口期内,新方法确定了两套往返方案,总时长分别为 153 天和 226 天。
其中方案一:2031 年 4 月 20 日从地球出发;5 月 23 日抵达火星;火星停留 30 天;6 月 22 日返航;9 月 20 日返回地球。但该方案所需能量极高,当前推进技术恐难以实现。方案二则是能量需求较低的现实平衡方案,未来可利用核热推进或混合动力系统。
该研究强调,只有 2031 年的轨道配置符合此类加速任务的理想条件。之所以排除 2027 年和 2029 年,是因为在这两个年份,小行星的轨道平面与首选飞行轨迹不匹配。
研究人员表示,新方案并不意味着未来的火星任务必须模仿 2001 CA21 小行星的特定轨道。当前的分析只是一项概念性验证,旨在证明利用小天体的初步几何构型特征来识别星际“捷径”的可行性,而传统方法可能无法发现这些“捷径”。
