حلّ العلماء للتو لغزاً معقداً يتعلق بمركبة فضائية قادرة على التنقل بين الكويكبات
قد يُمكّن نهج جديد يستوحي من مشكلة البائع المتجول الكلاسيكية من القيام بمهام فضائية أكثر كفاءة إلى أجسام متعددة متحركة – مثل الكويكبات.
الباحثان اللذان يقفان وراء هذا الحل المبتكر للمشكلة هما إسحاق روديتش من قسم الهندسة الرياضية والصناعية في جامعة بوليتكنيك مونتريال بكندا، ومايكل رومر، محلل القرارات من كلية إدارة الأعمال والاقتصاد بجامعة بيليفيلد بألمانيا. وصرح الباحثان لموقع Space.com: "يُعدّ بحثنا أساسياً، إذ يطوّر أدوات رياضية يمكن لوكالات الفضاء استخدامها لتخطيط مهماتها".
مهمات فوياجر 1 وفوياجر 2.
لكن المهمة التي تنتقل من كويكب إلى آخر، معتمدةً على الوقود المخزن على متن المركبة بدلاً من استخدام قوة الجاذبية، تُعدّ أكثر إشكالية. فالكويكبات تتحرك باستمرار في مداراتها، والمسافات بينها، وبالتالي زمن الرحلة، ليست ثابتة.
هذه المشكلة التي تبدو مستعصية لها الآن حل، بفضل فريق بقيادة روديتش ورومر.
أعادوا صياغة اللغز تحت مسمى "مسألة توجيه الكويكبات"، أو ARP، والتي تطرح السؤال التالي: ما هو الترتيب الأمثل الذي يجب أن تتبعه المركبة الفضائية لزيارة عدة كويكبات إذا كان الهدف هو تقليل كل من وقت السفر واستهلاك الوقود؟ وللقيام بذلك، يجب حساب وقت المغادرة الأمثل والمسار الأمثل بين كل زوج من الأجسام.
شهرة نقطة لاغرانج.
إن حل مشكلة لامبرت لجسمين هو أمر واحد، ولكن عندما يتعلق الأمر بالعديد من الأجسام الأخرى – أو في هذه الحالة، الكويكبات – يصبح الأمر معقدًا حسابيًا بسرعة كبيرة لأنه يجب إجراء الحساب لكل مسار ممكن بين كل زوج ممكن من الأجسام.
زارت مهمة داون كلاً من سيريس وفيستا، بينما تتجه مهمة لوسي حاليًا إلى كوكب المشتري، عبر حزام الكويكبات، لاستكشاف كويكبات طروادة التابعة له. وقد حلقت لوسي بالقرب من عدة كويكبات في حزام الكويكبات، وستزور خمسة منها.
قال روديتش ورومر إن استخدام نهجهم الرياضي لمعرفة مدى مثالية خطة مهمة لوسي "سيكون بالتأكيد أمرًا مثيرًا للاهتمام"، لكنهم يؤكدون أن مشكلة ARP هي مشكلة نمطية للغاية، تكاد تكون اصطناعية، وتأخذ في الاعتبار بعض جوانب الديناميكا الفلكية، ولكن ليس كلها.
وقالوا: "إن وضع نموذج دقيق لمهمة واقعية سيتطلب على الأرجح مراعاة الكثير من الجوانب الإضافية".
مع ذلك، حتى لو حقق هذا البحث تحسناً بنسبة 1% فقط، فإنه سيظل يمثل توفيراً كبيراً في الوقت والمال والوقود. ويمكن تطبيق هذا البحث أيضاً على المشكلات الأرضية، مثل خطوط الحافلات وسلاسل التوريد وخطوط الشحن، حيث تُشكل تقلبات الطقس وازدحام المرور الخصائص الديناميكية بدلاً من تغير الوجهات.
نُشر البحث في 2 أبريل في مجلة INFORMS للحوسبة.
