Формула Циолковского описывает, насколько сложно и затратно увеличить скорость космического аппарата:

\Delta v = v_{e} \cdot \ln\left(\frac{m_0}{m_f}\right)

где:

Δv — требуемая дельта-скорость (изменение скорости),

v_e — эффективная скорость истечения газа,

m_0 — начальная масса (с топливом),

m_f — конечная масса (без топлива).

Проблема

При необходимости большой дельты скорости, формула работает против нас: чтобы получить больше скорости, нужно экспоненциально больше топлива, а это увеличивает массу, что снова требует больше топлива — замкнутый круг.

Решение: разгон топлива заранее

Если вместо того чтобы нести всё топливо с собой, мы будем:

Разгонять топливо заранее дешевыми способами (например, используя ионные двигатели или солнечные паруса),

Переливать это уже разогнанное топливо в основной аппарат по пути, —

…то главный корабль сможет двигаться быстрее и дальше с меньшими затратами.

Как это может работать

Орбитальный буксир (т.н. «бункеровщик») с дешевыми двигателями поднимает топливо на нужную орбиту заранее.

Во время миссии основной корабль делает дозаправку на ходу или в заранее рассчитанных точках.

Бункеровщик при этом может работать многоразово, накапливая топливо на орбите из более дешевых источников (например, с Луны или астероидов).

Преимущества

Обход экспоненциальной зависимости от массы — Циолковский всё ещё работает, но не против нас.

Экономия: дорогие химические манёвры делаются с уже доставленным топливом.

Гибкость: миссии можно наращивать модульно.