Problem trzech ciał, fundamentalne wyzwanie w astrodynamice, znajduje nowe rozwiązania dzięki wykorzystaniu asyst grawitacyjnych z udziałem księżyców planet. Badania z Pekińskiego Instytutu Technologii sugerują, że orbity księżyców, zwłaszcza w obszarach słabych granic stabilności (WSB), mogą znacząco zwiększyć efektywność misji kosmicznych, redukując zużycie paliwa i koszty.
Tradycyjnie statki kosmiczne wykorzystywały asysty grawitacyjne planet do zmiany trajektorii. Koncepcja wykorzystania księżyców do podobnych manewrów jest nowsza. Metoda ta, oparta na teorii słabych granic stabilności (WSB) opracowanej przez Edwarda Belbruno w 1987 roku, pozwala na zmianę orbit z minimalnym zużyciem paliwa. WSB opisuje ruch obiektu wokół księżyca, gdzie stabilność ruchu przechodzi ze stabilnego w niestabilny.
Misja Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE) Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA) jest przykładem zastosowania tej techniki. W sierpniu 2024 roku JUICE wykonał podwójny manewr asysty grawitacyjnej z udziałem Księżyca i Ziemi, optymalizując swoją trajektorię w kierunku Jowisza. Ten manewr był kluczowy dla ośmioletniej podróży misji, której celem jest badanie księżyców Jowisza. JUICE, wystrzelony 14 kwietnia 2023 roku, zaoszczędził dzięki temu manewrowi od 100 do 150 kg paliwa.
Podobnie misja BepiColombo, będąca współpracą ESA i Japońskiej Agencji Eksploracji Kosmosu (JAXA), wykorzystuje wielokrotne asysty grawitacyjne do dotarcia do Merkurego. Wystrzelona w 2018 roku, misja ta przeprowadziła liczne przeloty w pobliżu Ziemi, Wenus i Merkurego, z ostatnim przelotem zaplanowanym na 9 stycznia 2025 roku. BepiColombo wykona łącznie dziewięć przelotów planetarnych, w tym jeden przy Ziemi, dwa przy Wenus i sześć przy Merkury, co pozwoli jej wejść na orbitę wokół Merkurego pod koniec 2026 roku.
Integracja asyst grawitacyjnych z wykorzystaniem księżyców w planowaniu misji stanowi obiecującą strategię redukcji kosztów i zapotrzebowania na paliwo. Pierwszym statkiem kosmicznym, który wykorzystał asystę grawitacyjną, był Mariner 10 NASA w 1974 roku, który użył asysty Wenus do dotarcia do Merkurego. Obecnie asysta grawitacyjna jest kluczowym elementem nowoczesnych podróży kosmicznych.