La complessità dell'astrodinamica, in particolare il problema dei tre corpi, ha sempre rappresentato una sfida per la pianificazione delle missioni spaziali. Nuove ricerche, tuttavia, stanno aprendo la strada a metodi più efficienti per ottimizzare le traiettorie, sfruttando la gravità delle lune. Studi condotti dal Beijing Institute of Technology hanno dimostrato come le lune possano offrire opportunità aggiuntive per manovre di assistenza gravitazionale, ampliando le possibilità di orbite stabili e riducendo significativamente il fabbisogno di carburante.
Simulazioni che includono l'assistenza gravitazionale di lune come Callisto di Giove hanno evidenziato una notevole diminuzione dei requisiti di propellente per l'inserimento in orbita. Il "problema dei tre corpi" descrive l'interazione gravitazionale tra tre corpi celesti, un enigma matematico senza una soluzione analitica generale che complica enormemente il calcolo delle orbite. Per superare queste sfide e ridurre il consumo di propellente, gli ingegneri spaziali utilizzano da decenni le "assistenza gravitazionale", manovre in cui una navicella sfrutta la gravità di un pianeta per modificare la propria velocità e direzione.
La missione Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE) dell'Agenzia Spaziale Europea (ESA) è un esempio pionieristico di questa strategia. Nell'agosto 2024, JUICE ha completato una storica "doppia assistenza gravitazionale", utilizzando prima la gravità della Luna e poi quella terrestre per aggiustare la propria traiettoria. Questa manovra, che ha aumentato la velocità di JUICE di 0,9 km/s rispetto al Sole grazie all'influenza lunare e poi ridotto la sua velocità di 4,8 km/s rispetto al Sole grazie alla Terra, è stata fondamentale per il suo viaggio di otto anni verso Giove, consentendo un notevole risparmio di propellente.
Analogamente, la missione BepiColombo, una collaborazione tra ESA e JAXA, diretta verso Mercurio, ha impiegato con successo molteplici assistenze gravitazionali. Lanciata nel 2018, la sonda ha effettuato numerosi sorvoli ravvicinati di Terra, Venere e Mercurio stesso. L'ultimo sorvolo di Mercurio è avvenuto il 9 gennaio 2025, un passaggio a soli 295 chilometri dalla superficie, cruciale per rallentare gradualmente la sonda e prepararla all'inserimento orbitale attorno al pianeta, previsto per la fine del 2026.
L'integrazione delle assistenze gravitazionali lunari nella pianificazione delle missioni apre nuove prospettive per l'esplorazione del sistema solare. L'analisi di concetti come i "Weak Stability Boundaries" (WSB), definiti da ricercatori come Edward Belbruno, rivela regioni spaziali dove le interazioni gravitazionali quasi si bilanciano, permettendo trasferimenti a bassissima energia. Questi studi confermano il potenziale di queste tecniche per ridurre drasticamente i costi e aumentare l'efficienza, rendendo missioni più ambiziose una realtà tangibile.