Οδηγός για μια δωρεάν βόλτα στο ηλιακό σύστημα

Είναι δυνατόν να κάνουμε μια βόλτα με λίγα καύσιμα μέσα στο ηλιακό σύστημα, ακολουθώντας το Διαπλανητικό Δίκτυο Μεταφοράς(ITN);

Το Διαπλανητικό Δίκτυο Μεταφοράς(ITN) είναι ένας τρόπος να ταξιδέψουμε στο ηλιακό σύστημα με τη βοήθεια του φαινομένου της βαρυτικής σφεντόνας, που χρειάζεται πολύ λίγη ενέργεια για να ακολουθήσουμε μια ορισμένη τροχιά. Το ITN κάνει ιδιαίτερη χρήση των σημείων Lagrange ως τοποθεσίες στις οποίες μπορούν τα σώματα εκεί να ακολουθήσουν ειδικές τροχιές με λίγη ή και καθόλου ενέργεια. Τα σημεία αυτά έχουν την περίεργη ιδιότητα να επιτρέπουν στα αντικείμενα να βρίσκονται σε τροχιά γύρω τους, σαν να έλκονται από ένα άλλο σώμα, που φυσικά δεν υπάρχει σε αυτά τα σημεία.

Το ITN βασίζεται λοιπόν στην βαρύτητα για γίνουν οι κατάλληλοι ελιγμοί σε χαμηλή τροχιά γύρω και μεταξύ των σημείων Lagrange. Χρησιμοποιώντας το ITN, είναι θεωρητικά δυνατό να περιοδεύσει κάποιος το ηλιακό σύστημα με μία εξαιρετικά μικρή ποσότητα καυσίμων, εφόσον έχει αρκετή υπομονή και δεν τον πειράζει που θα ακολουθεί συχνά πλάγιους δρόμους για να φτάσει στον προορισμό σας.

Φανταστείτε όλο το ηλιακό σύστημα σαν ένα ελαστικό φύλλο που είναι στρεβλωμένο (καμπυλωμένο) από πηγάδια βαρύτητας, τότε οι πλανήτες είναι στην πραγματικότητα μικρές μόνο κοιλότητες με διαφορετικά βάθη βεβαίως, που ωθούνται στις πλευρές του κυρίαρχου βαρυτικού φρέατος του ήλιου.

Αυτό που είναι σημαντικό σε αυτή την ιστορία είναι ότι τα άκρα των μικρών κοιλοτήτων είναι σχεδόν επίπεδα σε σχέση με τις άλλες απότομες πλαγιές, που δημιουργήθηκαν από τον Ήλιο και τους άλλους μεγάλους πλανήτες. Χρειάζεται πολύ λιγότερη ενέργεια για να μετακινηθείτε σε αυτά τις επίπεδες άκρες, από ό,τι να σκαρφαλώσετε πάνω στις απότομες πλαγιές του βαρυτικού πηγαδιού.

Η επίπεδη άκρη που υπάρχει γύρω από το πηγάδι της βαρύτητας της Γης, βρίσκεται στο σημείο που ονομάζεται σημείο Lagrange 1 (ή L1), στην ευθεία μεταξύ του Ήλιου και της Γης – ενώ το σημείο Lagrange 2 (ή L2) βρίσκεται στην αντίθετη πλευρά της Γης, μακριά από τον ήλιο .

Είναι λοιπόν δυνατόν ένα διαστημόπλοιο να στρέφεται γύρω από ένα σημείο Lagrange και να μεταφερθεί γύρω από τον Ήλιο με πολύ λίγη ενέργεια.

Σε ορισμένα σημεία στο διάστημα που ονομάζονται σημεία Lagrange, η βαρύτητα των δύο αντικειμένων (Ήλιου και Γης) ακυρώνεται, επιτρέποντας έτσι σε αντικείμενα – όπως τα τηλεσκόπια – να παραμείνουν ‘σταθμευμένα’ εκεί πάνω με λίγη προσπάθεια.

Επίσης, τα σημεία Lagrange αντιπροσωπεύουν μια σύνδεση που επιτρέπει μεταφορά με χαμηλή ενέργεια μεταξύ διαφόρων πλανητικών τροχιών. Και επειδή η κοιλότητα του χωροχρόνου του ηλιακού συστήματος μοιάζει με ένα γιγάντιο πάρκο σκέιτμπορντ, είναι δυνατό κάποιος να κατεβεί από το σημείο L1 και να ακολουθήσει μια πορεία κάτω προς την Αφροδίτη – ή μπορεί να ακολουθήσει την επίπεδη άκρη του βαρυτικού πηγαδιού της Γης, για περίπου 3 εκατομμύρια χιλιόμετρα προς το σημείο L2, και μετά να ακολουθήσει μια μακρά πορεία προς το σημείο L1 Lagrange του Άρη. Εδώ μπορεί να αναπαυθεί πριν πάει στο σημείο L2 του Άρη και από εκεί στο Δία με τον ίδιο τρόπο.

Η μαθηματική ανάλυση της βαρυτικής αλληλεπίδρασης μεταξύ τριών ή τεσσάρων σωμάτων (δηλαδή, το διαστημόπλοιο του ταξιδιώτη, τη Γη και τον Ήλιο – και στη συνέχεια προσθέστε και τον Άρη) – είναι πολύ σύνθετη και έχει κάποιες ομοιότητες με τη θεωρία του χάους. Όμως, μια τέτοια ανάλυση μπορεί να προσδιορίσει τις διασυνδεδεμένες πορείες σε όλο το ηλιακό σύστημα, στις οποίες οι υποστηρικτές του ITN αναφέρονται ως «σωλήνες».

Η πάνω εικόνα δείχνει ένα σωλήνα του ITN να πλησιάζει το σημείο Lagrange L2 της Γης. Σε αυτό το σημείο ένας κοσμικός ταξιδιώτης μπορεί είτε να γυρίσει πίσω προς την κατεύθυνση της Αφροδίτης (κόκκινη γραμμή), ή να διαμείνει σε τροχιά γύρω από L2 και κολλήσει μαζί με τη Γη, ή να συνεχίσει μέσα στον σωλήνα (μπλε γραμμή), οπότε ίσως να εισέλθει σε άλλο σωλήνα ITN στο δρόμο του για τον Άρη.

Η πιο πάνω εικόνα εμφανίζει μια απεικόνιση σε στυλ μετρό του δικτύου ITN

Τέτοιες αρχές του ITN έχουν ήδη υιοθετήσει μια σειρά από διαστημικές αποστολές για να εξοικονομήσουν πολλά καύσιμα άρα και όγκο. Ο Edward Belbruno πρότεινε μια μεταφορά στη Σελήνη
με πολύ λίγα καύσιμα για να στείλει το ιαπωνικό διαστημικό σκάφος Hiten σε μια σεληνιακή τροχιά το 1991, με το 10% των καυσίμων μόνο που θα απαιτούσε ένα παραδοσιακό σκάφος. Ο ελιγμός του ήταν επιτυχής, αν και ο χρόνος ταξιδιού προς τη Σελήνη ήταν πέντε μήνες αντί για την παραδοσιακή διάρκεια τρεις ημέρες. Η αποστολή Genesis της NASA, η αποστολή SMART-1 της ESA, το Ηλιακό Παρατηρητήριο (Solar and Heliospheric Observatory) επίσης της ESA, έχουν χρησιμοποιήσει τη μέθοδο ITN για να μπουν σε τροχιές χαμηλής ενέργειας.
Έτσι οι εξαθλιωμένοι φτωχοί ταξιδιώτες, ίσως μπορέσουν να κάνουν μια μεγάλη περιοδεία στο πλανητικό μας σύστημα, χρησιμοποιώντας το ITN – αλλά πρέπει να βεβαιωθούν ότι έχουν μαζί τους αρκετές τροφοδοσίες, γιατί θα κάνουν ένα πολύ πολύ μεγάλο ταξίδι. 
http://www.physics4u.gr/blog/?p=1856