天文学家利用小行星轨道数据,发现 2031 年火星往返航线仅需 153 天

IT之家 4 月 30 日消息,沿着地球与火星这颗邻近行星之间相对笔直的航线,单程火星之旅需要 7 至 10 个月左右。但一位天文学家借助小行星的早期轨道数据,或许找到了穿越太阳系的捷径。

在一项新研究中,里约热内卢州立大学北部分校的马塞洛・德・奥利维拉・索萨,顺着小行星 2001 CA21 的预测运行轨迹,探寻通往火星的全新航线。这项研究成果发表在《Acta Astronautica》期刊上,研究确定了一条往返火星的航线,全程仅需约 153 天。

据IT之家了解,规划火星航行路线时,星际任务科学家会根据行星在太空中的运行轨迹,测算精准的轨道数据。受公转轨道影响,地球与火星之间的距离始终处于变化之中。当两颗行星位于太阳同一侧时,彼此距离最近;分居太阳两侧时,距离则达到最远。

每 26 个月,地球会运行至太阳与火星之间,形成三星一线的排布。这种天文现象被称为火星冲日,也是航天器奔赴火星的最佳发射窗口期。而开展此次研究的天文学家提出疑问:在火星与地球距离最近的时段,是否存在隐藏的近地航行捷径?

小行星首次被发现时,天文学家会观测其天体运行轨迹,建立绕日轨道模型;经过持续观测后,其运行轨道会被进一步精确修正。

小行星 2001 CA21 亦是如此,即便后续轨道数据不断优化,其初始轨道轨迹仍具备极高利用价值。该小行星的早期轨道预测显示,其运行轨道偏心率极高,且拥有清晰的次黄道轨道平面(即包含地球绕日公转轨道的平面)。

这位研究人员搜寻了一条与小行星轨道倾角偏差不超过 5 度的火星航线,可让航天器以更笔直的航线奔赴火星。随后,索萨分析了 2027 年、2029 年、2031 年三次火星冲日的发射窗口期,对比哪一年的航行条件最优、耗时最短。

结合发射窗口期分析与该小行星的早期轨道预测,研究人员发现,2031 年是唯一一年地火天体几何排布与小行星轨道平面完美契合的年份。研究指出,在 2031 年发射窗口期内,有两套可行的火星往返任务方案,总时长分别约为 153 天和 226 天。

这项新研究旨在为星际航线规划提供一种全新思路,有望将星际航行时长缩短数百天。一直以来,科学家密切监测小行星主要是为防范其撞击地球的潜在威胁,而如今,这些太空岩石也有望成为人类穿越太阳系的天然航行路标。

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