Використання гравітаційного впливу небесних тіл для коригування траєкторій космічних апаратів, відоме як гравітаційні маневри, революціонізує космічні дослідження. Ця техніка дозволяє значно заощадити паливо та ефективніше планувати місії, відкриваючи нові шляхи для досягнення віддалених космічних цілей.
Складні динамічні аспекти «задачі трьох тіл», яка описує гравітаційну взаємодію між трьома небесними тілами, історично створювали виклики для планувальників місій. Однак, останні дослідження Пекінського інституту технологій пропонують новий підхід: використання місяців планет для гравітаційних маневрів. Цей метод спрямований на більш ефективне досягнення стабільних орбіт шляхом використання гравітаційного впливу місяців, особливо тих, що знаходяться в межах «слабких меж стабільності» (WSBs). Ці межі визначають області, де космічний апарат може бути тимчасово захоплений, пропонуючи можливості для точних коригувань траєкторії з мінімальними витратами палива.
Місія Європейського космічного агентства (ESA) Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE) є прикладом цієї інноваційної стратегії. У серпні 2024 року JUICE здійснив революційний подвійний гравітаційний маневр, використовуючи Місяць і Землю для коригування свого шляху до Юпітера. Цей маневр був критично важливим компонентом його восьмирічної подорожі для вивчення крижаних супутників Юпітера. Траєкторія місії включає численні гравітаційні маневри, зокрема прольоти повз Венеру та Землю, для поступового накопичення необхідної енергії для довгої подорожі.
Аналогічно, місія BepiColombo, спільне підприємство ESA та Японського агентства аерокосмічних досліджень (JAXA), широко використовувала гравітаційні маневри для досягнення Меркурія. Запущена у 2018 році, BepiColombo здійснила численні прольоти повз Землю, Венеру та сам Меркурій. Шостий і останній гравітаційний маневр біля Меркурія відбувся 9 січня 2025 року, що стало ключовим кроком у підготовці космічного апарату до виходу на орбіту планети наприкінці 2026 року. Ці маневри необхідні для сповільнення космічного апарату проти величезного гравітаційного тяжіння Сонця.
Застосування гравітаційних маневрів з використанням місяців є значним досягненням в астродинаміці. Ретельно враховуючи складну гравітаційну взаємодію між планетами та їхніми місяцями, планувальники місій можуть виявити більше можливостей для ефективних коригувань траєкторії. Цей підхід не тільки зменшує потребу в паливі та витрати на місію, але й розширює можливості для дослідження Сонячної системи, пропонуючи більш стійкий та економічно вигідний шлях для майбутніх космічних зусиль. Успішне впровадження цих технік місіями, такими як JUICE та BepiColombo, підкреслює зростаючу важливість розуміння та застосування складної гравітаційної динаміки для прогресу космічних досліджень.