Novo método traça rota mais eficiente Terra-Lua

Novo método matemático descreve rotas entre a órbita da Terra e a da Lua que consomem 58,80 m/s a menos de combustível em relação aos trajetos mais baratos já descritos, em uma viagem total de 3.342,96 m/s.
A abordagem foi testada simulando 30 milhões de rotas diferentes, bem mais que o estudo anterior, para encontrar a opção mais econômica.
A trajetória proposta divide o percurso em dois trechos: de a órbita terrestre até o ponto lagrangiano L1 e, então, rumo à órbita lunar, com entrada na chamada “variedade” em um lado oposto ao esperado.
O método se baseia na teoria das conexões funcionais, que reduz o custo computacional das simulações, permitindo explorar mais soluções viáveis com maior precisão.
O estudo, publicado na revista Astrodynamics, teve participação de pesquisadores da Universidade de Coimbra, universidades do Porto e de Évora, Observatório de Paris, Universidade de Pernambuco, USP e apoio da Fundação de apoio à pesquisa paulista (Fapesp). Uma limitação atual é que as simulações consideraram apenas Terra e Lua, não o Sol, o que poderia reduzir ainda mais custos em lançamentos específicos.

O estudo apresenta uma rota entre a Terra e a Lua que reduz o consumo de combustível em 58,8 m/s em relação às trajetórias mais eficientes até hoje. O resultado aponta que, mesmo com o custo total da viagem estimado em 3.342,96 m/s, a economia é significativa para o planejamento de missões.

Conduzido por Allan Kardec de Almeida Júnior, da Universidade de Coimbra, o trabalho envolveu instituições de Portugal, França, Brasil e a USP. A pesquisa foi publicada na revista Astrodynamics e utiliza um novo método matemático de cálculo de rotas.

O método se apoia na teoria das conexões funcionais, que amplia o número de trajetórias simuladas com menor custo computacional. Enquanto a referência anterior fez 280 mil simulações, o grupo brasileiro chegou a 30 milhões de rotas avaliadas.

A rota proposta divide a viagem em duas fases. Primeiro, a espaçonave sai da órbita terrestre em direção a uma órbita próxima ao ponto lagrangiano L1, entre a Terra e a Lua. A maior parte do trajeto usa uma trajetória natural de acesso a essa região.

Diferentemente do esperado em muitos modelos, a rota mais econômica não entra na variedade mais próxima da Terra. As simulações indicam entrada pela extremidade oposta da região, próxima à Lua, reduzindo o gasto de propulsão.

Segundo o pós-doutorando Vitor Martins de Oliveira, a abordagem facilita a busca por soluções não óbvias. A ideia é usar análises sistemáticas para encontrar caminhos economicamente mais eficientes, sem pressupostos prévios.

Com controle autônomo, a nave poderia permanecer na órbita intermediária até a preparação para a fase final rumo à órbita lunar, mantendo comunicação contínua com Terra e Lua durante o estágio de transição.

Oliveira destaca que a Artemis 2 já enfrentou interrupções de comunicação ao ficar atrás da Lua. A rota sugerida oferece continuidade de contato, o que pode beneficiar futuras missões.

O estudo contou com apoio da Fapesp (projetos 21/11306-0 e 22/12785-1) e tem participação de Leonardo Barbosa Torres dos Santos, doutor pelo Inpe com bolsa da instituição.

Embora mais econômica que os caminhos descritos na literatura, a rota não é a mais barata possível. A simulação considera apenas Terra e Lua, excluindo o Sol, o que, se incluído, pode ampliar a economia.

A incorporação de influências solares exigiria simulações para datas específicas de lançamento, pois os resultados são válidos apenas para essas janelas. Mesmo assim, o método facilita a identificação de trajetórias com menor custo.

A equipe afirma que a técnica de simulação em maior escala pode ser aplicada para encontrar trajetórias ainda mais eficientes, abrindo caminho para planejamento mais robusto de missões espaciais.