火星に宇宙船を送るとき、現在の好ましい方法は、全速力で宇宙船を火星に向けて発射し、船が減速して軌道に乗るのに十分近くになったらブレーキ操作を実行することです。
「ホーマントランスファー」法として知られるこのタイプのマニューバは効果的であることが知られています。しかし、それはまた非常に高価であり、タイミングに非常に大きく依存しています。したがって、火星の軌道経路の前に宇宙船を送り出し、火星が近づいてそれをすくうのを待つことを含む新しいアイデアが提案されている理由。
これは、「バリスティックキャプチャ」と呼ばれるものです。これは、ミラノ工科大学のFrancesco Topputo教授とプリンストン大学の客員関連研究者であり、NASAのジェット推進研究所の元メンバーであるEdward Belbrunoによって提案された新しい手法です。
10月下旬にarXiv Astrophysicsで発表された彼らの研究論文では、従来の方法に対するこの方法の利点を概説しています。燃料コストを削減することに加えて、弾道捕獲は、発射窓に関してある程度の柔軟性も提供します。
現在、地球と火星間の打ち上げは、2つの惑星間の回転が適切な期間に限定されています。このウィンドウを逃すと、新しいウィンドウが表示されるまでさらに26か月待つ必要があります。
同時に、地球と火星の軌道を隔てる広大な湾を経由してロケットを宇宙に送り、減速するために反対方向にスラスタを発射するには、大量の燃料が必要です。これは、衛星、ローバー、および（1日の）宇宙飛行士の輸送を担当する宇宙船が、より大きく、より複雑になり、したがってより高価になる必要があることを意味します。
BelbrunoがSpace Magazineに電子メールで伝えたように、「この新しいクラスの転送は、コストとリスクを低減する必要がある将来の火星ミッションへの新しいアプローチを提供するために非常に有望です。この新しいクラスの転送は、すべての惑星に適用できるはずです。これは、任務にあらゆる種類の新しい可能性を与えるはずです。」
ベルブルノがJPLで働いていたときに、このアイデアが最初に提案されました。そこで彼は、低エネルギー軌道の数値モデルを考え出そうとしていました。 「1986年の初めにLGAS（Lunar Get Away Special）と呼ばれるJPLの研究に取り組んだとき、私は最初に弾道捕獲のアイデアを思いつきました」と彼は言った。 「この研究では、スペースシャトルのゲットアウェイスペシャルキャニスターから最初に放出された、100 kgの小さな太陽電気宇宙船を月の軌道に乗せることが含まれていました。」
LGASのテストは、月に到達するまでに2年かかるため、大きな成功ではありませんでした。しかし、1990年に、日本が失敗した月周回軌道装置である飛天を救うことを考えていたとき、彼は、ミッションにすぐに組み込まれた弾道捕獲の試みの提案を提出しました。
「この飛行時間は5か月でした」と彼は言った。 「1991年に飛天を月に乗せるために使用されました。」その時以来、LGASの設計は、2004年のESAのSMART-1ミッションや2011年のNASAのGRAILミッションなど、他の月面ミッションにも使用されています。
しかし、ベルブルノがこの方法から最も利益を得ると感じたのは、燃料のはるかに長い距離と支出を伴う将来の任務です。残念ながら、この手法に適したミッションはなかったため、このアイデアにはある程度の抵抗がありました。
「1991年に日本の飛天が新しい弾道捕獲転送を月に使用したときから、火星の距離がはるかに長く、太陽の周りの軌道速度が高いため、火星に有用なものを見つけることができないと感じていました。しかし、2014年の初めに同僚のFrancesco Topputoと一緒に見つけました。」
確かに、新しい方法にはいくつかの欠点があります。 1つは、火星の軌道パスの前に送り出された宇宙船は、軌道を確立するために速度を落とす宇宙船よりも、軌道に入るまでに時間がかかります。
さらに、ホーマントランスファー法は、実績のある信頼できる方法です。この操縦の最も成功した応用の1つは、火星探査機ミッション（MOM）が赤い惑星の周りで歴史的な軌道を作った9月に行われました。これは、アジアの国が初めて火星に到着しただけでなく、宇宙機関が初めて火星軌道を達成したのも初めてでした。
それでも、火星にクラフトを送る現在の方法を改善する可能性は、NASAの人々を興奮させています。 NASAの惑星科学部門の責任者であるジェームズグリーンは、 サイエンティフィックアメリカン：「それは目を見張るものです。この[弾道捕獲技術]は、ロボットの目的だけでなく、人間の探査の目的にも適用できます。」
火星または太陽系の外部システムへの今後の任務がより高い柔軟性とより厳しい予算で実行されても驚かないでください。
