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数学方法算出地月之间最高效路线

 2026/5/20 9:45:26 《最新论文》 作者:科技日报 刘霞 我有话说(0人评论) 字体大小:+

科技日报北京5月19日电 (记者刘霞)来自法国巴黎天文台、葡萄牙科英布拉大学、巴西圣保罗大学等机构的科学家携手,开发出一种数学方法,能更精确地计算天体轨道之间最经济的旅行路线。为验证这一方法,他们算出了一条新的地球与月球之间的轨道转移路线,比此前科学文献中描述的任何其他路线都更高效。相关论文发表于最新一期《天体动力学》杂志。

与此前最节能的路线相比,新路线所需燃料减少了58.80米/秒。与旅程的预估总成本3342.96米/秒相比,这一差距看似微小,却对任务成本影响巨大。团队表示,在太空旅行中,每1米/秒的速度变化,都意味着巨大的燃料消耗。

新方法基于函数连接理论(TFC)。这套数学框架可显著提升求解效率与精度。该理论可应用于航天轨道转移,例如地球—月球转移。通过分段运用TFC,计算精度可以提升几个数量级,同时降低空间旅行模拟的计算成本,让科学家得以模拟更多不同的轨迹,从中找出更“实惠”的方案。

最新研究模拟了3000万条不同路线,并参考了28万个模拟结果,才得出最终答案。

基于这一结果,团队绘制出一条从地球轨道到月球轨道的航天器飞行轨迹,并将其分为两个阶段。首先,航天器脱离地球轨道,进入L1拉格朗日点周围的轨道。L1拉格朗日点位于地球和月球之间,在这里,两天体的引力恰好相互抵消。借助控制系统,航天器可以无限期地保持在这个中间轨道上,直到任务准备就绪,再执行进入月球轨道的第二阶段。

这种“空间转移”颇具优势,因为等待期间与地球或月球的通信不会中断。例如,“阿尔忒弥斯2号”任务就曾因飞至月球正后方而与地球失联一段时间。新提出的轨迹,正是一种可确保全程不间断通信的方案。

尽管新路线比此前所描述的更节能,但它或许并非最省钱的选择。因为模拟过程只考虑了月球和地球的引力,而忽略了太阳等其他天体的影响。若将它们纳入考量,或许能获得更大的节省空间,但也会使发射窗口变得更加受限。

团队表示,接下来还需要针对太阳的特定位置进行模拟。

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