Nuova rotta per la Luna: un algoritmo "scopre" una traiettoria più efficiente con meno carburante per le future missioni

Uno studio pubblicato sulla rivista scientifica Astrodynamics, guidato dal ricercatore Allan Kardec de Almeida Júnior dell'Università di Coimbra insieme a un team internazionale di scienziati, ha individuato una traiettoria finora mai descritta dalla letteratura scientifica e caratterizzata da un'efficienza energetica senza precedenti.

Per ottenere questo risultato, i ricercatori hanno puntato l'attenzione su percorsi alternativi a quelli "più diretti" che non erano mai stati presi in considerazione. Gli autori hanno applicato la Teoria delle Connessioni Funzionali (TFC) al modello matematico noto come problema circolare ristretto dei tre corpi, che analizza i movimenti di una navicella spaziale soggetta alla simultanea attrazione gravitazionale terrestre e lunare.

Il superamento dei metodi di calcolo tradizionali ha permesso di simulare ed esaminare una mole di dati altrimenti proibitiva: circa 30 milioni di traiettorie distinte, analizzate con un costo computazionale drasticamente ridotto.

L'approccio controintuitivo: una nuova rotta per l'orbita

Quando si parla di missioni spaziali, uno dei punti cardine è la precisione e l'efficienza della manovra di inserimento orbitale, quella che ti porta a inserire la nave spaziale nell'orbita intorno al satellite o al pianeta da visitare. Il cuore di questa innovazione sta proprio nel modo in cui la navicella raggiunge il proprio obiettivo.

Per comprenderlo, dobbiamo prima individuare il traguardo. Il traguardo di questa nuova traiettoria è il punto lagrangiano L1, situato tra la Terra e il nostro satellite. L1 funge da parcheggio gravitazionale ideale. Infatti si tratta di una particolare regione dello spazio, dove l'attrazione gravitazionale dei due corpi e la forza centrifuga orbitale della navicella si bilanciano perfettamente, creando una zona, dove un oggetto può mantenersi "fermo" con un minimo dispendio energetico.

Tradizionalmente, le traiettorie di trasferimento verso la Luna sono state sempre calcolate come se si trattasse di un "balzo diretto", che puntasse al punto lagrangiano provenendo dallo spazio profondo, cercando di frenare al momento giusto per restare catturati nell'orbita. Il nuovo metodo, dopo l'analisi di 30 milioni di possibili percorsi, ha trovato una traiettoria di approccio indiretto estremamente più efficiente.

Infatti, dopo aver completato questo giro intorno alla Luna, la navicella "ritorna indietro" per entrare nell'orbita di L1, ma lo fa arrivando dal lato lunare (quello opposto alla Terra).

Questo approccio, che potremmo definire "a boomerang", permette di arrivare al punto di equilibrio con una velocità relativa ridotta, molto più bassa rispetto a quella prevista nei calcoli precedenti, riducendo drasticamente la necessità di bruciare carburante per le manovre di frenata finale.

Il paradosso del "Delta-v" e il risparmio energetico

È in questa manovra che si materializza il vantaggio tecnico-scientifico. La nuova rotta permette un risparmio di "Delta-v" pari ad almeno 58,80 m/s rispetto alle migliori soluzioni documentate in passato. In astrodinamica, il Delta-v rappresenta la variazione di velocità totale che una navicella deve compiere per eseguire una manovra o completare una missione. In sostanza, è la "misura" della quantità di energia necessaria per spostarsi nello spazio.

Sebbene un simile valore possa apparire trascurabile, in astrodinamica il rapporto tra variazione di velocità e massa del carburante segue una crescita esponenziale, regolata dall'equazione del razzo di Tsiolkovsky.

Di conseguenza, una riduzione di quasi 60 m/s si traduce direttamente nel risparmio di tonnellate di propellente al momento del lancio. Questo minor peso iniziale consente la riduzione dei costi operativi del vettore e, di conseguenza, la possibilità di incrementare il carico utile, come una maggiore quantità di strumentazione scientifica, di moduli strutturali o di risorse per il sostentamento degli equipaggi.

Un'infrastruttura per la logistica cis-lunare

Oltre al risparmio immediato, l'analisi evidenzia l'importanza strategica dei punti lagrangiani come nodi logistici stabili. L'orbita attorno al punto L1 funge da vero e proprio "parcheggio gravitazionale", a tempo indeterminato con spesa energetica minima, in attesa della finestra ideale utile per la discesa sulla superficie lunare o per il successivo ritorno a Terra.

Nella prospettiva di una crescente frequenza di lanci, la disponibilità di rotte ottimizzate rappresenta uno strumento fondamentale per rendere l'esplorazione lunare un'operazione più economica, sostenibile, ripetibile, sicura e scientificamente proficua.

Riferimenti scientifici allo studio

de Almeida, A.K., de Oliveira, V.M., Vaillant, T. et al. Earth–Moon transfer via the L₁ Lagrangian point using the theory of functional connections. Astrodyn (2026). https://doi.org/10.1007/s42064-025-0297-x