NASAs værktøj til at beregne orbitale baner hjælper nu med design af rumfartøjer

Et NASA-udviklet værktøj, som den private industri og andre agenturcentre nu bruger til at plotte en missions vej til fjerntliggende interplanetariske destinationer, er blevet betydeligt dygtigere og kan nu endda afsløre - nogle gange i løbet af få minutter - de specifikke forhold ved rumfartøjets mission og elementer i systemdesignet.

Jacob Englander og hans team fra NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, oprindeligt udviklet den fuldt automatiserede Evolutionary Mission Trajectory Generator, eller EMTG, at give missionsledere et foreløbigt sæt af detaljerede anvisninger til at styre rumfartøjer til svært tilgængelige interplanetariske destinationer.

Oprindeligt, EMTG ville beregne disse køreplaner, efter at missionsudviklere havde indtastet en række parametre, såsom rumfartøjets oprindelsessted, sin endelige destination, lanceringsdatoer, og flyvetider, på en almindelig stationær computer.

Softwareværktøjet ville derefter bestemme de mest effektive baner for at nå den endelige destination, detaljer om antallet af forbiflyvninger omkring andre himmellegemer for at ændre rumfartøjets vej eller hastighed. Afhængigt af missionens kompleksitet, EMTG ville udføre flere baner på blot få minutter, sagde Englander.

I betragtning af dets anvendelighed for missionsplanlæggere, Englander og hans team besluttede at gøre EMTG tilgængeligt som et open source-program. Det er siden blevet downloadet tusindvis af gange af NASA-centre, private virksomheder, og andre til at køre foreløbige baner, sagde Englander.

Udvidede muligheder

Så godt som det var, det er bedre nu, sagde Matthew Vavrina, en orbital ekspert med a.i.solutions, en Goddard-entreprenør.

Han begyndte at arbejde med Englander og hans team i 2014. I første omgang de forbedrede produktet for at hjælpe med at støtte NASA's Asteroid Redirect Mission, eller ARM, agenturets anden robotmission for at besøge en stor jordnær asteroide. Under missionen, ARM robot mission rumfartøjet vil samle en multi-ton kampesten fra en asteroide overflade og omdirigere den til en besætning tilgængelig bane omkring månen. NASA vil derefter sende en besætning til kampestenen for at indsamle prøver for at vende tilbage til Jorden.

"Vi har udvidet EMTGs muligheder en del, " sagde Vavrina. Den originale EMTG optimerede et rumfartøjs bane, hvilket "i sig selv er ret svært". Nu, imidlertid, værktøjet optimerer samtidig både banen og rumfartøjets hardware. "Vi kan nu overveje det fulde problem med at designe et rumfartøj, " sagde Vavrina. "Vi kan se på flere præstationskriterier, inklusive rumfartøjets solarrays, drivmiddeltanke, thrustere, og potentielle løfteraketter, for eksempel, på et enkelt løb."

Denne ekstra evne er vigtig, Englander tilføjede. "Designet af rumfartøjet og dets bane hænger sammen – især dem, der er elektrisk drevet. Du kan ikke bestemme en bane og derefter løbe af sted og designe rumfartøjet. De skal overvejes sammen. Med dette værktøj, du kan designe rumfartøjet og banen på samme tid."

Nyttig til rumfartøjer med lav og høj fremdrift

Selvom det opdaterede værktøj er mest effektivt til at bestemme banerne og designegenskaberne for elektrisk drevet, eller lavtryks rumfartøjer, planlæggere kan også bruge det til at definere nogle aspekter af en high-thrust mission, en, der bruger kemisk drivmiddel som brændstof.

"EMTG kan lave højtryksbaner, men da højtryks-rumfartøjsdesign og banedesign er afkoblede problemer, systemkapaciteten er ikke så nyttig. Imidlertid, valg af løfteraket og størrelsen af ​​drivmiddeltanke kan have stor indflydelse på kemiske baner, og EMTG kan gøre den handel, " sagde Englander.

Ligesom dens forfædre, den mere dygtige EMTG er tilgængelig gratis på open source platforme. "Det er stadig relativt nyt, og det tager tid for folk at adoptere det. Det vil fange, selvom, " sagde Vavrina. "Det er et for stærkt værktøj til at forsømme, især for ledere, der kan se på alle disse mål og træffe en beslutning med omkostninger og tidsplan for øje. Det var bestemt perfekt til ARM."