Пътуването до Луната току-що стана малко по-лесно, благодарение на прясно публикуваното изобретение на НАСА.

Патентът на агенцията не обхваща ново оборудване или код, а траектория - маршрут, предназначен да спести време, мисия и пари, свързани с Луната, и да увеличи научната му стойност.

На 30 юни Службата за патенти и търговски марки на САЩ издаде и публикува патента на НАСА за поредица от орбитални маневри, пише Business Insider.

Методът не е предназначен за големи космически кораби, които носят астронавти или марсоходи, а за по-малки, по-строго бюджетирани мисии, натоварени със задачата да правят смислена наука.

И първият космически кораб, който се възползва от тази нова орбитална пътека, би могъл да предостави безпрецедентни открития от далечната страна на Луната.

Наричана "Поляриметърът на тъмните векове" или Dapper, предстоящата мисия има за цел да запише за първи път нискочестотни радиовълни, излъчвани през най-ранните епохи на Вселената, когато атомите, звездите, черните дупки и галактиките тепърва започвали да се формират, и където учените могат да открият първите сигнали от все още невижданата тъмна материя.

Начертаване на нов бюджетен път до Луната

Когато НАСА изстреля трима астронавти на Луната през 1968 г., екипажът пътува само няколко дни дотам. Такива директни изстрелвания обаче са скъпи и изискват огромна ракета.

Има много по-ефективни пътеки до Луната, които могат да използват по-малки ракети, ако имат време, какъвто е случаят с роботите.

Като отдели време за обикаляне около Земята, например, космическият кораб може да открадне част от инерцията и да се ускори в поредица от дълги орбити, които не костват почти никакво гориво.

Горивото остава необходимо за коригиране на орбитите и маневриране в космоса, но всяки грам, който носи космическият кораб, е маса, която инженерът не може да отдели за друго, включително научни инструменти.

Изчислението е особено сложно за компактни космически кораби като Dapper с размерите на микровълнова печка, тъй като има (съвсем буквално) по-малко място за грешки.

Изправен пред предизвикателството да се опитат Dapper да лети с относително тънък бюджет от 150 милиона щатски долара от програмата Explorers на НАСА, екипът зад концепцията на мисията осъзнал, че не може да си купи пътуване с ракета чак до лунна орбита.

"Тази траектория към Луната възникна поради необходимост, както често се случват тези неща", казва Джак Бърнс, астрофизик от Университета на Колорадо Боулдър и лидер на мисията Dapper, пред Business Insider. "Трябваше да поддържаме ниски разходите за изстрелване и да намерим евтин начин да стигнем до Луната."

Те започнали с полет, който знаели, че могат да си позволят - до геосинхронна или високоземна орбита, регион на около 22 236 мили от екватора на Земята (около една десета от пътя към Луната). Това е често срещана дестинация за телекомуникациoнни и други спътници, конструирани да се движат над едно място на планетата. Dapper е достатъчно малък, за да се вмести в подобни мисии.

"Ако можехме просто да излетим до високоземна орбита, геосинхронна орбита, тогава бихме могли да изминем останалата част до там само със скромен резервоар с гориво", каза Бърнс.

Екипът открива нова нискоенергийна траектория към Луната, която техният патент описва като "метод за прехвърляне на космически кораб от геосинхронна трансферна орбита към лунна орбита".

Методът използва помощта на Земята и гравитацията на Луната, за да ускори и забави Dapper в подходящите моменти, с което намалява количество гориво, необходимото за полета.

НАСА казва, че при това се запазва времето за полет до около 2 1/2 месеца, докато подобни опции могат да отнемат шест месеца.

Траекторията също така предлага многобройни опции за плъзгане на космическия кораб в орбита под всякакъв ъгъл около Луната, практически по всяко време. И избягва зоната на радиация около Земята, наречена пояс на Ван Алън, която може да повреди чувствителната електроника.

Защо НАСА патентова и лицензира начини за достигане до Луната

Може да изглежда странно да се патентова лунното пътуване, но Бърнс каза, че наистина то не се различава от всяко друго изобретение.

"Това е творение, което е резултат от направено на числено моделиране на планетарни траектории, каза той. "Значи това е интелектуална собственост."

Патентите и лицензите на изобретения на НАСА са за постигане на "най-широко разпространение" на дадена технология, казва пред IPWatchdog Дан Локни, изпълнителен директор на НАСА.

"Осигуряването на патенти и лицензирането на технологиите е метод, който НАСА и други правителствени агенции използват, за да осигурят достъпа до финансирани от правителството иновации", обяснява Клеър Скели, представител на НАСА, за Business Insider.

Агенцията таксува до 50 000 щатски долара за лицензиране на патентите си, но обикновено иска от 5 000 до 10 000 щатски долара, плюс роялти.

Неофициално схемата на НАСА също така пречи на частни компании и чужди държави да натоварят важни космически технологии с прекомерни суми и това помага за насърчаване на американски мисии и международното сътрудничество. (Агенцията от време на време публикува патенти в публичното пространство.)

Бърнс не вярва, че НАСА ще "изкара някога пари“ от новия патент на траекторията.

"Това е просто маркер, който определя, че това е ваша интелектуална собственост - вие сте направили това и сте създателят на това, така че поне когато хората го използват, те дават кредит", казва той.

2 Нобелови награди може да чакат в лунния "конус на тишинатa"

Целта на Dapper е да изследва Вселената от "конусa на тишината" в далечната страна на Луната. В този самотен регион какафонията от безжичните емисии на човечеството не може да попречи на антените, опитващи се да поемат слаби нискочестотни емисии от преди повече от 13 милиарда години.

"Това е единственият наистина радио-тих регион във вътрешната Слънчева система", казва Бърнс. Замърсяването на радиовълните от човечеството, което изтича от почти всяко електронно устройство,  залива всичко останало. 

По-конкретно, мисията се стреми да открие радиоизлъчванията на "неутралния водород", който доминирал в много ранната Вселена. Космосът е създал ядрата на тези първи атоми в рамките на една микросекунда от Големия взрив. Плътната, гореща енергийна супа на събитието по това време се е разширила и охладила, позволявайки да се образуват протони, неутрони и електрони.

Около 380 000 години по-късно тази супа от частици се охлажда допълнително, позволявайки на положително заредените протони да улавят отрицателно заредени електрони и да станат неутрално заредени водородни атоми.

Фазата често се нарича "тъмните векове", тъй като във видимите дължини на вълната на светлината човек не би видял нищо.

"Няма звезди. Няма галактики. Няма друг източник на радиация. И така, как да изследвате тази част от Вселената?" - каза Бърнс. "Използваш единственото нещо, от което имаш много, а именно неутралният водород."

Проблемът е, че тези радиосигнали, които достигат до Земята в диапазона от 10 до 100 мегагерца, не само се разбъркват от атмосферата на нашата планета, но съвпадат с емисиите на безброй захранвания, отварящи се врати на гаражи, радиопредаватели, космически сателити , цифрови телевизионни сигнали и др.

"Радиочестотният спектър при тези честоти е просто изпълнен с боклук", каза Бърнс. Дори в космоса има толкова много смущения от човечеството и Слънцето, че радиоеквивалентната температура около Земята е "близо милион градуса", пояснява ученият.

Докато се плъзга зад Луната в момента, когато тя закрива Слънцето и Земята, се очаква Dapper да направи първите чисти записи на неутрален водороден сигнал. Космическият кораб може също да събере доказателства за първите звезди и евентуално за първите черни дупки и галактики, образували се около 500 милиона години след Големия взрив, по време на епоха, наречена "Космическа зора".

И може би - просто може би, космическият кораб може за първи път директно да открие тъмна материя - загадъчната субстанция, която съставлява около 80 процента от масата във Вселената, но все още не е идентифицирана.

Изследователите, които успешно изпълнят такава мисия, могат да очакват две Нобелови награди в областта на науката.

"Едната е, че сте открили кога се формират първите звезди и галактики и какви са те. А номер 2 - откриването на тъмната материя", казва Бърнс.

Надпреварата за радиолъченията на ранната Вселена е в ход

Бърнс и колеги предлагат лунната мисия Dark Ages Radio Explorer  преди около 10 години, поради което тази мисия, а не Dapper е описана в патента.

"Няма история на нискочестотни експерименти в космоса. Така че, от една страна, хората са развълнувани: Уау, вие отваряте цяла нова област на космологията. Това е страхотно. Това е фантастично. Трябва да го направите", каза Бърнс. "Другата страна е: Е, никога досега не сте го правили, така че трябва да е рисковано. И така получавате оценка за рисковете."

След години откази, Бърнс и колегите му решили да намалят космическия кораб до размерите на кола и да опитат отново.

Този път НАСА отпуска на Dapper няколко милиона долара, за да докаже концепцията и да довърши хардуерния си дизайн до състояние на готовност за полет през следващите две години.

Когато тази работа приключи, Dapper ще има добри шансове да получи пълно финансиране от НАСА за изграждането на космическия кораб и резервирането на ракета, вероятно от SpaceX, United Launch Alliance, Blue Origin или друг доставчик. По думите на Бърнс мисията струва около 70 милиона щатски долара, плюс цената на изстрелването.

Бърнс не е сигурен, че мисията ще използва новия патент, за да достигне лунна орбита.

"Възможните начини да стигнем до там са се увеличили значително, откакто тази орбитална траектория е създадена за първи път", казва той.

Но времето изтича. Има планове да кацнат хора (и тяхната шумна електроника) на полюсите на Луната, включително от страна на Китай. Космическата агенция на тази държава вече приземи космически кораби откъм обратната страна на Луната, където нейните роботи за първи път изследват повърхността.

"Като се има предвид колко просто направихме инструмента Dapper сега, много хора биха могли да го изградят. Много държави, дори отделни компании, биха могли да го построят", каза Бърнс. "От време на време виждам вестник да излиза в Китай с моите чертежи в него и те говорят за собствената си мисия".

По публикация на Business Insider.