Pagrindinis uždavinys, kylantis planuojant kosmines misijas – kaip įvykdyti tikslus sunaudojant kuo mažiau kuro. Kuro masė sudaro didžiąją dalį kylančios raketos masės, taip pat kuro – tiksliau, išmetamosios medžiagos – reikia ir erdvėlaiviui, kad galėtų manevruoti skrydžio metu.
 Asociatyvi „Pixabay“ nuotr. |
|---|
Taupant kurą, paprastai didžioji skrydžio dalis praleidžiama dreifuojant, t.y. skriejant laisvai, išjungus variklius. Žinoma, yra ir alternatyvų. Pavyzdžiui, elektriniai varikliai gali naudoti labai mažai kuro, o išmetamąją medžiagą įgreitinti dideliu greičiu, tad yra labai efektyvūs. Tačiau jų kuriama stūmos jėga nedidelė, taigi jie netinka pakelti erdvėlaivį nuo Žemės (ar kitos planetos).
Viename erdvėlaivyje įrengti ir cheminį, ir elektrinį variklius būtų brangu ir reikalautų dviejų kuro/išmetamosios medžiagos rezervuarų, taigi misija taptų dar sudėtingesnė. Bet yra ir alternatyvų – pavyzdžiui, multimodalinis variklis, kuris naudoja tą pačią išmetamąją medžiagą tiek cheminiam, tiek elektriniam varikliui. Dabar mokslininkai sukūrė algoritmą, kuris leistų tokį variklį naudoti optimaliai.
Svarbus multimodalinio variklio privalumas – galimybė persijungti tarp varymo variantų beveik bet kada. Senesniuose eksperimentuose perjungimai buvo atliekami ranka, o naujojo tyrimo autoriai procesą automatizavo. Naujasis algoritmas pagal užduotą misijos profilį parenka, kada jungti stipresnį cheminį, kada silpnesnį elektrinį variklius, o kada visai juos išjungti. Taip galima arba sutrumpinti kelionę, arba sumažinti kuro sąnaudas užduotai kelionės trukmei. Antruoju atveju pritaikius algoritmą 240 parų trukmės kelionei į Marsą, išmetamosios medžiagos sąnaudos sumažėjo nuo maždaug 330 kg iki 230 kg – kone trečdaliu. Tuo tarpu variklių veikimo trukmė pailgėjo nuo keleto parų misijos pradžioje ir pabaigoje iki daugiau nei 200 parų; tiesa, beveik visą laiką veikė būtent elektrinis variklis.
Kitame darbe apskaičiuotas multimodalinio variklio efektyvumas atliekant keturias konkrečias misijas iš Žemės į Mėnulį. Tris iš jų įveikti pavyko, naudojant iki trečdalio mažiau išmetamosios medžiagos ir užtrunkant iki 55 % trumpiau, nei naudojant tik vieną kurį nors varymo būdą. Taigi šis patobulintas variklis gali būti labai naudingas tiek tarpplanetinėms misijoms, tiek įvairaus pobūdžio skrydžiams į Mėnulį, ko labai reikės artimiausiais dešimtmečiais.
Tyrimo rezultatai publikuojami dviejuose straipsniuose: teoriniai skaičiavimai ir skrydis į Marsą – „Acta Astronautica“, taikymas Mėnulio misijoms – „Journal of Spacecraft and Rockets“.
