Γιατί οι διαστημικές αποστολές ταξιδεύουν για τόσο μεγάλο χρονικό διάστημα; Μέρος Α

Πρωτότυπο άρθρο: https://www.esa.int/Enabling_Support/Operations/Juice_why_s_it_taking_sooo_long 

Μετάφραση και διασκευή: Δημήτριος Μήλλας

Ίσως, παρατηρήσατε σε προηγούμενα άρθρα μας για τις αποστολές JUICE και Europa Clipper το εξής “παράδοξο”: αν και το Europa Clipper θα εκτοξευτεί περίπου 1.5 χρόνο μετά το JUICE, θα φτάσει πρώτο στο σύστημα του Δία! 

Γιατί όμως συμβαίνει αυτή η… αδικία; Έχουμε δώσει μια διαισθητική εξήγηση απαντώντας εν μέρει στην ερώτηση που αφορά το ταξίδι από τη Γη στη Σελήνη. Θα παρουσιάσουμε τώρα μερικές επιπλέον λεπτομέρειες για αυτό το θέμα αυτό, χρησιμοποιώντας ως βάση ένα πρόσφατο άρθρο της Ευρωπαϊκής Υπηρεσίας Διαστήματος (ESA), το οποίο μπορείτε να διαβάσετε στην πρωτότυπη μορφή του εδώ. Το άρθρο έχει μεταφραστεί και διασκευαστεί κατάλληλα ώστε να βοηθήσει τον αναγνώστη να ακολουθήσει τη ροή της απάντησης.

Το “πρόβλημα”

Η μικρότερη απόσταση Γης-Δία (όταν οι δύο πλανήτες βρεθούν σε κατάλληλο σημείο της τροχιάς τους γύρω από τον Ήλιο) είναι περίπου 600 εκατομμύρια χιλιόμετρα. Σύμφωνα με την ESA, η αποστολή JUICE έχει ταξιδέψει περίπου 370 εκατομμύρια χιλιόμετρα, μέχρι τον Σεπτέμβριο του 2023 όταν και δημοσιεύτηκε το άρθρο της. Πλησιάζει επομένως η στιγμή της άφιξης στον Δία; Όχι! Την ίδια χρονική στιγμή, εκτιμάται ότι έχει ολοκληρωθεί μόλις το 5% του ταξιδιού ! Στον πίνακα που ακολουθεί θα βρείτε μια σύγκριση των χρόνων άφιξης των τριών διαστημικών αποστολών που βρίσκονται ή θα βρίσκονται στο σύστημα του Δία.

Πίνακας 1:  Σύγκριση της διάρκειας ταξιδιού τριών διαφορετικών αποστολών στο σύστημα του Δία. Το Juno χρειάστηκε κάτι λιγότερο από 5 χρόνια για να φτάσει στον Δία, ενώ το JUICE θα χρειαστεί πάνω από 8!

Σύντομη εξήγηση
Όπως έχουμε αναφέρει και στο παρελθόν, η οργάνωση ενός διαστημικού ταξιδιού είναι ένα εξαιρετικά πολύπλοκο πρόβλημα. Σημαντικές παράμετροι (και περιορισμοί) είναι το επιστημονικό φορτίο (όργανα) του διαστημόπλοιου (Εικόνα 1), η ποσότητα των καυσίμων και η σχετική θέση των πλανητών-στόχων της αποστολής. 

Ήδη από τον αρχικό σχεδιασμό της αποστολής, απαιτείται ένας συμβιβασμός. Σε αποστολές όπως αυτές που αναφέρθηκαν παραπάνω, θέλουμε να υπάρχουν στο ωφέλιμο φορτίο του διαστημόπλοιου διαφορετικά επιστημονικά όργανα. Επιπλέον, για τα διάφορα στάδια της αποστολής απαιτούνται καύσιμα για ελιγμούς (για παράδειγμα, όταν το JUICE τεθεί σε τροχιά γύρω από τον δορυφόρο Γανυμήδη). Τέλος, υπάρχει περιορισμός και στο μέγιστο φορτίο που μπορεί να εκτοξευθεί ανάλογα με τον πύραυλο που χρησιμοποιούμε. Πρέπει λοιπόν να αποφασίσουμε τι ποσοστό από τα παραπάνω θα περιέχεται σε αυτό το μέγιστο φορτίο.Αν σκεφτήκατε σε αυτό το σημείο ότι μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε μεγαλύτερο πύραυλο, έχετε εν μέρει μόνο δίκιο. Με έναν μεγαλύτερο πύραυλο αυξάνεται το ωφέλιμο φορτίο, αλλά αυξάνεται σημαντικά και το κόστος, οπότε το τελικό όφελος ίσως να μην είναι αρκετά σημαντικό για να δικαιολογήσει την (συνήθως πολύ δύσκολη) εύρεση παραπάνω χρημάτων για την αποστολή.

Η τροχιά που θα επιλεγεί τελικά για την εκάστοτε αποστολή προκύπτει από επεξεργασία όλων αυτών των αντικρουόμενων συνθηκών που πρέπει να ικανοποιηθούν στο μέγιστο βαθμό!