La recherche de la vie extraterrestre et l’exploration d’une « autre Terre » est un thème éternel pour les humains et inspire des générations de scientifiques planétaires. Il améliore non seulement notre compréhension de la formation et de l’évolution des planètes lors de la formation d’un système stellaire, mais aide également les scientifiques à étudier les conditions et les critères possibles de l’existence de la vie. Au cours des 30 dernières années, les scientifiques ont découvert plus de 4 000 exoplanètes, mais l’exploration a encore un long chemin à parcourir.
En raison de la grande distance, la recherche d’exoplanètes nécessite une sensibilité et une résolution élevées. Le télescope spatial peut éliminer les interférences de l’atmosphère terrestre sur les observations et est devenu une tendance dans l’exploration des exoplanètes. En tant que configuration de télescope de nouvelle génération, le télescope à réseau devrait réaliser la génération croisée du système de télescope afin qu’une exoplanète semblable à la Terre près d’une étoile hôte semblable au Soleil puisse être détectée et caractérisée par imagerie directe.
Dans un article de recherche récemment publié dans Espace : science et technologieXiangyu Li de l’Institut de technologie de Pékin se concentre sur une mission d’exploration d’exoplanètes basée dans l’espace et analyse son contexte scientifique, son profil de mission, sa méthode de conception de trajectoire et sa technique de maintenance orbitale, qui déploie plusieurs satellites pour former un système d’interféromètre synthétique à ouverture dans l’espace pour aider à découvrir des exoplanètes.
L’auteur a d’abord proposé quatre demandes d’observation du télescope à réseau, qui sont nécessaires pour rechercher et caractériser les exoplanètes habitables chez les voisins de notre système solaire (à moins de 65 années-lumière).
Ensuite, les principes de l’interféromètre d’annulation à deux éléments et de l’interféromètre d’annulation à quatre éléments ont été introduits, respectivement. Sur la base des caractéristiques des demandes d’observation et du principe de l’interférométrie, les exigences générales pour le système de télescope à réseau ont été conclues pour la conception de la trajectoire.
Ensuite, les méthodes de sélection d’orbite de mission et de conception de trajectoire de transfert ont été proposées. L’orbite du halo Soleil-Terre L2 est sélectionnée comme orbite de mission pour deux raisons principales. D’une part, l’orbite de mission idéale doit rester à l’écart des interférences électromagnétiques de la Terre. D’autre part, un environnement dynamique relativement propre est nécessaire pour réduire l’ampleur et la fréquence du maintien de l’orbite. Sur la base de l’orbite périodique sélectionnée, les variétés invariantes stables des orbites périodiques ont été utilisées pour trouver l’opportunité de transfert à faible énergie. La trajectoire de transfert a été conçue selon une procédure en trois étapes. Tout d’abord, sur la base du problème circulaire restreint à trois corps, les variétés stables de l’orbite de la mission cible à différents angles de phase ont été générées, et la branche s’approchant de la Terre a été sélectionnée. Deuxièmement, la carte de Poincaré a été sélectionnée en fonction de la contrainte d’état du périgée. Troisièmement, la variété correspondante qui satisfaisait la contrainte de hauteur de l’orbite de stationnement a été choisie comme estimation initiale de la trajectoire de transfert. Pour le maintien de la configuration de la formation autour du point de libration, la contrainte de borne d’erreur de dérive maximale existait et la loi de commande basée sur la méthode de ciblage tangent a été proposée pour maximiser le temps passé dans la borne d’erreur entre les manœuvres.
Enfin, des simulations numériques ont été mises en œuvre pour valider l’efficacité de la méthode proposée. Deux principaux résultats méritent d’être mentionnés. Dans la phase de transfert orbital, les multiples périgées du collecteur se sont avérés réduire le temps de transfert total à un an et demi, et chaque transfert n’avait besoin que d’un incrément de vitesse inférieur à 10 m/s pour réaliser l’insertion de l’orbite du halo. . En phase de maintien d’orbite, l’engin spatial peut satisfaire les contraintes de stabilité de position relative à une fréquence d’entretien d’une fois tous les deux jours environ, l’ensemble des incréments de vitesse de chaque engin étant inférieur à 5×10−4 m/s lorsque l’erreur bornée est de 0,1 m.
Feida Jia et al, Mission Design of an Aperture-Synthetic Interferometer System for Space-Based Exoplanet Exploration, Espace : science et technologie (2022). DOI : 10.34133/2022/9835234
Fourni par l’Institut de technologie de Pékin