Envoyer un humain dans l'espace et le faire efficacement présente une multitude de défis. Koki Ho, Professeur adjoint de l'Université de l'Illinois au Département de génie aérospatial, et ses étudiants diplômés, Hao Chen et Bindu Jagannatha, exploré des moyens d'intégrer la logistique des voyages spatiaux en examinant une campagne de missions lunaires, conception de vaisseau spatial, et la création d'un cadre pour optimiser le carburant et d'autres ressources.

Ho a dit qu'il s'agissait de trouver un équilibre entre le temps et la quantité de carburant – y arriver rapidement nécessite plus de carburant. Si le temps n'est pas un problème, une propulsion lente mais efficace à faible poussée pourrait être un meilleur choix. Profitant de ce compromis classique, Ho a noté qu'il existe des possibilités de minimiser la masse et le coût des lancements lorsque l'on examine les problèmes du point de vue de la campagne :plusieurs lancements/vols.

"Notre objectif est de rendre les voyages spatiaux efficaces, " Ho a dit. " Une façon de le faire est de considérer les conceptions de la campagne, C'est, plusieurs missions ensemble, et pas seulement tout lancer depuis le sol pour chaque mission comme l'a fait Apollo. Dans une campagne multi-missions, les missions précédentes sont utilisées pour les missions suivantes. Donc, si une mission précédente a déployé une infrastructure, comme un dépôt de propergol, ou si le travail avait commencé pour extraire l'oxygène du sol sur la lune, ceux-ci sont utilisés dans la conception de la prochaine mission."

Ho a utilisé les données de missions déjà effectuées ou planifiées pour créer des modèles simulés d'une campagne combinée. Le modèle peut être modifié pour inclure des engins spatiaux plus lourds ou plus légers, un ensemble spécifié de destinations, le nombre précis d'humains à bord, etc., pour valider ses prédictions sur l'efficacité.

"Il y a des problèmes avec le dimensionnement du véhicule, " Ho a dit. " Dans nos études précédentes, afin de résoudre efficacement le problème, nous avons dû utiliser un modèle simplifié pour le dimensionnement du véhicule et de l'infrastructure. La création du modèle a donc été rapide, mais la validité du modèle n'était pas aussi bonne que nous le souhaitions."

Dans l'une des études en cours, Ho et ses collègues ont abordé le problème de la fidélité dans ces modèles simplifiés précédents en créant une nouvelle méthode pour considérer des modèles de conception de mission et de véhicule plus réalistes tout en maintenant la charge de calcul de la planification de la mission à un niveau raisonnable.

"Dans cette recherche, nous concevons les véhicules à partir de zéro afin que la conception du véhicule puisse faire partie de la conception de la campagne, " Ho dit. " Par exemple, si nous savons que nous voulons envoyer un humain dans l'espace Mars d'ici les années 2030, nous pouvons concevoir le véhicule et planifier la campagne multi-missions pour atteindre l'efficacité maximale et le coût de lancement minimum sur l'horizon temporel donné."

Les recherches de Ho intègrent également le concept de dépôts de propergol dans l'espace, comme des relais routiers stratégiquement situés sur une autoroute à péage. Il a dit que c'est une idée qui a été lancée pendant un certain temps parmi les scientifiques. « Il y a des questions sur l'efficacité réelle des dépôts, " Ho dit. " Par exemple, s'il faut la même quantité ou plus de propulseur juste pour livrer le dépôt, alors quel est l'intérêt de l'envoyer en avant ? »

Les études de Ho fournissent une solution à cette question en exploitant une combinaison de systèmes de propulsion à forte et faible poussée.

« Une mission préparatoire pourrait être menée au préalable pour livrer en orbite des mini-stations spatiales qui stockent du carburant, cargaison, ou d'autres fournitures, ", a déclaré Ho. "Ces engins peuvent être pré-déployés afin qu'ils soient en orbite et disponibles pour un engin spatial habité qui sera déployé plus tard. Le vaisseau spatial cargo/carburant peut utiliser des technologies à faible poussée, car le temps nécessaire pour atteindre sa destination n'est pas critique. Puis pour le vaisseau spatial habité, nous utiliserions des fusées à forte poussée parce que le temps presse pour envoyer des humains dans l'espace. Cela signifie également que parce que le carburant est déjà dans ces stations spatiales, le navire habité n'a pas besoin de transporter autant de carburant."