Chegar à lua é caro. Cada quilograma de combustível que uma nave espacial transporta tem de ser retirado da Terra, que por sua vez queima mais combustível. É por isso que os engenheiros aeroespaciais e os pesquisadores de mecânica orbital gastam muito tempo procurando até mesmo as menores eficiências na forma como uma espaçonave viaja. Alguns metros por segundo cortados aqui e ali podem se traduzir em milhões de dólares economizados por missão. Agora, uma equipe internacional de pesquisadores afirma ter descoberto exatamente isso, uma rota mais eficiente entre a Terra e a Lua, calculada usando modelagem computacional avançada, e que estava escondida à vista de todos o tempo todo.
Como a gravidade alimenta naves espaciais gratuitamente através da rede de transporte interplanetário
Para entender por que esta descoberta é importante, é útil entender como as espaçonaves realmente se movem. Os motores disparam apenas algumas vezes. Durante grande parte da viagem, as espaçonaves dependem da atração gravitacional dos planetas, das luas e do Sol para transportá-las ao longo de caminhos naturais através do sistema photo voltaic. Essas rotas determinadas pela gravidade são frequentemente chamadas de Rede de Transporte Interplanetário e atravessam o sistema photo voltaic como rodovias invisíveis. Usá-los é, na verdade, propulsão livre.Encontrar uma rota barata para a Lua, portanto, tem muito a ver com a gravidade, especificamente com a atração gravitacional da Terra e da Lua. Os pesquisadores que estudam esses caminhos procuram o que chamamos de “variáveis”, trajetórias naturais que levam uma espaçonave em direção a uma órbita desejada sem exigir impulso constante do motor. A questão é sempre qual parte de uma variável entrar e de qual direção.
A descoberta contra-intuitiva que vira a navegação lunar convencional de cabeça para baixo
Foi aí que esta nova pesquisa tomou um rumo inesperado. O pensamento convencional presumia que a abordagem mais lógica seria entrar na variação da órbita lunar no ponto mais próximo da Terra, a escolha óbvia e intuitiva. Mas os pesquisadores descobriram que é realmente melhor inserir essa variação do lado oposto. “Em vez de assumir que é mais fácil escolher a parte da variável mais próxima da Terra, podemos usar análises sistemáticas com métodos mais rápidos para tentar encontrar soluções não triviais”, disse o coautor do estudo Vitor Martins de Oliveira, pesquisador de pós-doutorado na Universidade de São Paulo, no Brasil. Dar voltas, em outras palavras, acaba sendo mais eficiente do que seguir em frente.
Como 30 milhões de simulações levaram os pesquisadores a uma rota lunar mais eficiente em termos de combustível
O método por trás da descoberta está enraizado em algo chamado teoria das conexões funcionais, uma estrutura matemática que reduz a carga computacional necessária para executar simulações orbitais complexas. Utilizando esta abordagem, a equipa simulou 30 milhões de rotas diferentes para a Lua, com 280.000 simulações referenciadas no seu estudo publicado. Essa escala de análise teria sido muito mais difícil de executar utilizando métodos mais antigos, razão pela qual esta rota específica nunca tinha sido identificada antes. A rota recentemente relatada usa 58,80 metros por segundo a menos de consumo de combustível do que a rota anterior mais barata conhecida. Isso pode não parecer dramático, mas na mecânica orbital, o delta-v, a medida da mudança de velocidade exigida dos motores de uma espaçonave, é a moeda do planejamento da missão. Menos delta-v significa menos combustível, menos massa no lançamento e custos mais baixos em todas as fases de uma missão.
Por que esta nova trajetória lunar também elimina os apagões de comunicação no espaço?
O ganho de eficiência não é a única vantagem. A órbita proposta pelos pesquisadores também mantém comunicação ininterrupta com a Terra, algo que as rotas existentes nem sempre garantem. “A missão Artemis 2, por exemplo, perdeu durante algum tempo a comunicação com a Terra porque estava diretamente atrás da Lua”, observou Oliveira. A nova trajetória evita totalmente esse problema, mantendo a espaçonave em contato contínuo com as estações terrestres durante toda a viagem.
O que a descoberta da Rota da Lua significa para o futuro das missões espaciais lunares
Os pesquisadores têm o cuidado de enquadrar isso como um começo e não como uma resposta remaining. Sua modelagem levou em consideração a gravidade apenas da Terra e da Lua. Pesquisas futuras poderiam incluir variáveis adicionais, como a influência gravitacional do Sol, levando potencialmente a trajetórias ainda mais econômicas.“A análise sistemática que aplicamos no nosso trabalho é algo que poderia ser adotado de forma mais ampla no futuro”, disse o principal autor do estudo, Allan Kardec de Almeida Júnior, investigador da Universidade de Coimbra, em Portugal.O estudo foi publicado em abril na revista Astrodynamics. À medida que agências e empresas privadas planeiam um conjunto cada vez mais ambicioso de missões lunares ao longo da próxima década, o valor das ferramentas que tornam essas viagens mais baratas e mais fiáveis só aumentará. Acontece que este estava sempre lá, apenas esperando para ser encontrado do outro lado.
