Các nhà khoa học từ Viện Công nghệ Bắc Kinh đã đề xuất một phương pháp mới để tối ưu hóa các sứ mệnh không gian bằng cách khai thác lực hấp dẫn của các mặt trăng hành tinh, giải quyết bài toán ba vật thể phức tạp vốn là thách thức lâu nay trong cơ học thiên thể.
Kỹ thuật này, được công bố trên tạp chí Acta Astronautica, sử dụng các mô phỏng để chứng minh hiệu quả của việc hỗ trợ trọng lực từ các mặt trăng, đặc biệt là Callisto của Sao Mộc, nhằm giảm đáng kể lượng nhiên liệu cần thiết cho các tàu vũ trụ để đạt được quỹ đạo ổn định. Theo truyền thống, các tàu vũ trụ dựa vào lực hấp dẫn của hành tinh để điều chỉnh quỹ đạo, nhưng việc sử dụng các mặt trăng cho mục đích tương tự là một khái niệm tương đối mới, mở ra tiềm năng tăng số lượng các đường quỹ đạo ổn định có sẵn.
Sứ mệnh Thám hiểm Mặt Trăng Băng giá của Sao Mộc (JUICE) của Cơ quan Vũ trụ Châu Âu (ESA) đã minh chứng cho khái niệm này. Vào tháng 8 năm 2024, JUICE đã thực hiện một thao tác hỗ trợ trọng lực kép, kết hợp lực hấp dẫn của cả Mặt Trăng và Trái Đất để điều chỉnh quỹ đạo hướng tới Sao Mộc. Thao tác này đóng vai trò quan trọng trong hành trình kéo dài tám năm của sứ mệnh nhằm nghiên cứu các mặt trăng của Sao Mộc như Callisto, Europa và Ganymede.
Một ví dụ khác là sứ mệnh BepiColombo, một dự án hợp tác giữa ESA và Cơ quan Thám hiểm Vũ trụ Nhật Bản (JAXA). Được phóng vào năm 2018, BepiColombo đã sử dụng nhiều lần hỗ trợ trọng lực, bao gồm cả các lần bay ngang qua Trái Đất và Sao Kim, để đến Sao Thủy. Lần bay ngang qua gần nhất vào ngày 9 tháng 1 năm 2025, sẽ giúp tàu làm chậm lại để đi vào quỹ đạo quanh Sao Thủy vào cuối năm 2026.
Việc tích hợp các hỗ trợ trọng lực dựa trên mặt trăng vào quy hoạch sứ mệnh mang đến một chiến lược đầy hứa hẹn để giảm yêu cầu về nhiên liệu và chi phí. Bằng cách xem xét sự tương tác hấp dẫn giữa các hành tinh và mặt trăng của chúng, các nhà quy hoạch có thể xác định các cơ hội bổ sung cho việc điều chỉnh quỹ đạo hiệu quả, mở ra những con đường mới cho việc khám phá hệ mặt trời.
Nghiên cứu từ Viện Công nghệ Bắc Kinh đã chỉ ra rằng việc sử dụng hỗ trợ trọng lực từ Callisto có thể làm giảm đáng kể yêu cầu nhiên liệu cho các sứ mệnh nhằm thiết lập quỹ đạo ổn định trong hệ Sao Mộc. Mặc dù các sứ mệnh hiện tại như JUICE đã định sẵn quỹ đạo, chiến lược tiết kiệm nhiên liệu này mở ra những khả năng thú vị cho các sứ mệnh trong tương lai và thậm chí cả việc bắt giữ các vật thể liên hành tinh.