Scientists propose cheaper moon travel via gravitational sweet spots

•研究人員發現的「重力甜蜜點」具體指的是地月系統中的拉格朗日點，特別是L1點，這些點是引力與離心力平衡的空間位置，可作為太空船的「停車位」以最小化燃料消耗。
•這項新方法利用了功能連接理論（Theory of Functional Connections, TFC）進行了3000萬次軌道模擬，發現了一條反直覺的路線：太空船會先掠過月球，然後再迴旋進入地月L1拉格朗日點附近的軌道，這比之前最節省燃料的路線還能額外減少58.80 m/s的燃料消耗。
•低能量轉移（Low-Energy Transfers, LETs），包括彈道月球轉移（Ballistic Lunar Transfers, BLTs），相較於傳統的霍曼轉移軌道，可節省25%至40%的ΔV（速度變化量），並可能使有效載荷增加一倍，儘管飛行時間會顯著延長，從數天增加到數週甚至數月。
•利用L1拉格朗日點作為中繼站，不僅能節省燃料，還能確保太空船與地球和月球之間保持不間斷的通訊，這對於載人任務而言是重要的安全優勢，避免了像阿提米絲2號任務在月球背面時通訊中斷的問題。
•近直線暈軌道（Near Rectilinear Halo Orbit, NRHO），如月球門戶（Lunar Gateway）所規劃的軌道，是L1/L2暈軌道的一個子集，其特點是近距離掠過月球且行為近乎穩定，提供了較低的轉移和軌道維持成本，並能方便地進入月球表面。

該研究採用了「功能連接理論」（Theory of Functional Connections, TFC）這一數學框架，顯著降低了太空旅行模擬的計算成本，使其能夠模擬多達3000萬條不同的軌跡，從中找出最優解。
太空船的運動是基於「圓形限制三體問題」（Circular Restricted Three-body Problem, CR3BP）進行建模的，該模型主要考慮地球、月球和一個無質量太空船的引力交互作用。
彈道月球轉移（BLTs）利用地球、月球和太陽的引力影響（在雙圓限制四體問題，BCR4BP中建模）來降低推進劑成本，通常需要太空船遠離地球數百萬公里，讓太陽引力成為主導力量。
軌道設計涉及進入L1拉格朗日點周圍的軌道，這些軌道（如Lyapunov軌道）雖然本質上不穩定，但其內部存在由引力創造的「不變流形」（invariant manifolds），這些「隱形高速公路」允許太空船以極少燃料長距離移動。
近直線暈軌道（NRHO）是暈軌道的一個子集，位於地月L1和L2拉格朗日點附近，其特點是軌道近乎穩定，最大限度地減少了維持軌道所需的推力，並具有接近月球兩極的低近月點。

未來月球任務的成本將顯著降低。

燃料消耗的減少直接轉化為更低的發射質量或更高的有效載荷能力，從而使太空任務更具經濟效益。

載人月球任務的安全性和操作靈活性將得到提升。

L1中繼點提供了與地球和月球的持續通訊能力，並且能夠在穩定軌道上長期「停泊」，為任務規劃提供更多彈性。

地月空間基礎設施的發展將加速。

更高效的運輸方法將促進月球前哨站、燃料補給站以及地月空間其他商業活動的建立。

1772

約瑟夫·路易斯·拉格朗日發表關於「一般三體問題」的論文，數學上描述了拉格朗日點。

1991

日本「飛天號」（Hiten）太空船首次展示了利用弱穩定邊界理論進行彈道捕獲的低能量月球轉移。

2011

美國國家航空暨太空總署（NASA）的「重力恢復與內部實驗室」（GRAIL）任務採用彈道月球轉移進入低月球軌道。

2022

NASA的CAPSTONE任務成為首個在月球軌道使用近直線暈軌道（NRHO）的太空船，為月球門戶（Lunar Gateway）測試該軌道。

2026-04-10

關於利用功能連接理論計算出更高效地月轉移路線的研究論文在《Astrodynamics》期刊上發表。

2026-05-14

EurekAlert!等媒體報導了科學家發現利用重力甜蜜點降低月球旅行成本的新方法。

科學家提出利用重力甜蜜點降低月球旅行成本