У NASA є бачення, як саме має працювати постійна місячна станція

NASA планує розгорнути навколо Місяця першу космічну станцію-хаб Gate­way, яка має стати вузловим пунктом для пілотованих кораблів Ori­on, вантажних апаратів і місячних посадкових модулів. Реалізація такого комплексу ставить перед інженерами нетривіальне завдання — організувати безпечний рух одразу кількох космічних апаратів на одній складній орбіті.

До вирішення цієї проблеми долучилися фахівці Техаського університету A&M спільно з NASA та Університетом Пердью. Вони розробили математичні алгоритми та операційні стратегії для регулювання орбітального руху біля Gate­way, зокрема для ситуацій, коли кораблям доводиться очікувати перед стикуванням або відльотом.

Gate­way працюватиме на так званій майже прямолінійній гало-орбіті (NRHO). Ця сильно витягнута траєкторія проходить приблизно за 1600 кілометрів від північного полюса Місяця та відходить майже на 64 000 кілометрів за його південний полюс, формуючись під спільним впливом гравітації Землі та Місяця. Така орбіта забезпечує практично безперервний зв’язок із Землею і потребує відносно мало палива для корекції курсу, проте її гравітаційна динаміка суттєво ускладнює одночасне маневрування кількох апаратів.

Коли місячна програма вийде на повну потужність, поблизу Gate­way можуть одночасно перебувати сама станція, пілотований Ori­on, вантажний корабель і посадковий модуль. За недостатньо точного управління їхні траєкторії здатні небезпечно зближуватися. Одним із рішень дослідники пропонують так зване «барражування» — тимчасове утримання апарата у визначеній точці відносно станції, поки не настане безпечний момент для стикування або відходу.

На відміну від літаків, які можуть стояти біля термінала, космічні апарати перебувають у постійному русі по орбітах. Тому задача полягає у тому, щоб тримати кораблі-очікувачі достатньо далеко один від одного, не змушуючи їх при цьому витрачати зайве паливо на маневри.

Для пошуку оптимальної схеми фахівці провели тисячі комп’ютерних симуляцій із урахуванням навігаційних похибок, неточностей двигунів і збурень, характерних для майбутніх місій програми Artemis. Результати показали: відносно невелике збільшення кількості коригувальних маневрів дозволяє суттєво підвищити точність утримання апаратів у заданих позиціях при мінімальних додаткових витратах палива. Дослідники пропонують розміщувати кораблі вздовж орбіти Gate­way у послідовності, яку самі порівнюють із намистинами на нитці: кожен апарат перебуватиме на розрахованій відстані попереду або позаду станції і поступово наближатиметься до неї в міру підходу часу стикування.

Автори роботи вважають, що ця система стане одним із перших елементів майбутнього управління рухом у навколомісячному просторі. Алгоритми, розроблені для Gate­way, можуть лягти в основу координації космічного руху в районі станції та підтримки експедицій на поверхню Місяця в довгостроковій перспективі.