当您可以探索所有月球时，为什么只访问一个月球？

太阳系的卫星是值得探索的有趣物体。尤其是像欧罗巴和土卫二这样的卫星。它们的地下海洋使它们成为寻找生命的主要目标。

但是为什么不派一艘航天器去访问几个卫星呢？美国宇航局即将启动其露西任务，该任务将访问 8 颗独立的小行星。对多个卫星的任务也可以这样做吗？

要让航天器做到这一点，它就必须解决臭名昭著的三体问题，这会成为一个顽固的伙伴。一项新研究提出了一种可能的方法来做到这一点。

像伽利略和卡西尼这样的任务能够收集一些关于木星和土星卫星的数据。但是他们进行了远距离飞越；他们从未绕卫星运行。由于所涉及的所有引力，发送航天器来访问并围绕同一行星绕不同卫星运行是很棘手的。具有无限推进剂的航天器可以使用蛮力进出轨道。但这不是太空旅行的运作方式。一切都是从地球上用火箭发射的，费用很高，而且燃料必须小心使用。

一项新研究着眼于一种在不使用破坏任务的燃料的情况下在月球轨道之间移动航天器的方法。论文题目是“圆形受限三体问题中行星卫星邻域之间的转移设计：月球到月球的分析转移方法”。该论文的第一作者是来自普渡大学航空航天学院的 David Canales。

“圆形受限三体问题”是太空旅行中需要更强大解决方案的棘手问题之一。在不同卫星之间转移航天器的情况下。行星、卫星和航天器造成了难以驾驭的复杂引力情况。尤其是当卫星以不同的速度在不同的轨道平面上运行时。

他们的解决方案称为月月分析转移 (MMAT） 方法。MMAT 是一种在卫星之间转移航天器的通用方法，“······在圆形受限三体问题的背景下······”作者写道。

“简化的模型使分析约束能够有效地确定在同一行星附近移动的两个不同卫星之间转移的可行性。特别是，实现了这两个不同卫星的周期轨道之间的连接，”他们写道。在他们的论文中，他们提出了两个案例研究：一个是木星系统，一个是天王星系统。

作者解释说，其他研究人员已经提出了三体问题的解决方案。但他们表示，由于不同的原因，这些解决方案并不令人满意。例如，一些解决方案假设卫星在共面轨道上，这可能不正确。一些解决方案需要太多燃料并限制任务设计。当以更高的分辨率建模时，一些建模的解决方案并不适用。他们写道，解决方案必须“……有时会根据具体情况进行调整。”

他们的 MMAT 方法更有效。他们将其描述为“……适用于任何给定系统的卫星之间转移设计的替代通用方法。”

MMAT 方法背后的具体数学计算超出了本文的范围。有兴趣的读者可以自行探索该论文。对于我们其他人来说，论文的结论是最好的解释。

作者的 MMAT 系统的优势之一是它不假设独立卫星的共面轨道。出于这个原因，MMAT 比以前的方法产生更好的解决方案。他们写道：“……考虑到卫星在某个时期位于其真实轨道平面上，MMAT 方法产生了与实际月球轨道一致的卫星定相。”

MMAT 似乎为访问多个卫星提供了解决方案，这些解决方案不需要与以前的解决方案相同的高速度和长旅行时间。MMAT 产生“······在木卫三和欧罗巴附近的李雅普诺夫轨道之间的转移，以及在 Titania 和 Oberon 附近的光环轨道之间的转移，只使用一次机动。”

美国宇航局和欧空局的人们都在想着去冰冷的卫星的任务。欧空局正在开发木星冰卫星探测器（JUICE），该探测器将于 2022 年 8 月发射，并于 2032 年 9 月进入木卫三轨道。美国宇航局正在开发计划于 2024 年 10 月发射的木卫二快船任务。木卫二快船不会围绕欧罗巴本身运行。相反，它将围绕木星运行，并将执行月球欧罗巴的飞越。（它仍然会做很好的科学。）

当 NASA 决定一项任务时，他们会从一组相互竞争的任务提案中选择它。未被选中的人有时会被遗忘，有时他们会以更进化的形式返回以再次竞争。例如，美国宇航局最近宣布了两项金星任务，称为DAVINCI+和VERITAS。但他们的选择意味着另一个木星卫星艾奥的任务失败了。该任务被称为艾欧火山观察员（IVO）。

但是，如果 NASA 和其他航天机构可以使用 MMAT 来掌握卫星之间的航天器转移，那么未来的情况就会有所不同。可以派遣航天器来调查多颗伽利略卫星。也许像 NASA 的 JUICE 和 IVO 任务这样的任务可以以某种方式结合起来，并且 IVO 不会降级。

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