Una órbita de halo es una órbita tridimensional periódica cerca de uno de los puntos de Lagrange L 1 , L 2 o L 3 en el problema de los tres cuerpos de la mecánica orbital . Aunque un punto de Lagrange es solo un punto en el espacio vacío, su característica peculiar es que puede ser orbitado por una órbita de Lissajous o una órbita de halo. Se puede pensar que estos son el resultado de una interacción entre la atracción gravitacional de los dos cuerpos planetarios y el Coriolis y la fuerza centrífuga en una nave espacial. Las órbitas de halo existen en cualquier sistema de tres cuerpos, por ejemplo, el Sol -Tierra –Sistema de satélites en órbita o la Tierra– Luna –Sistema de satélites en órbita. En cada punto de Lagrange existen continuas "familias" de órbitas de halo del norte y del sur. Debido a que las órbitas de halo tienden a ser inestables, es posible que se requiera el mantenimiento de la estación para mantener un satélite en la órbita.
La mayoría de los satélites en órbita de halo tienen fines científicos, por ejemplo, como telescopios espaciales .
Definición e historia
Robert W. Farquhar utilizó por primera vez el nombre "halo" en 1966 para las órbitas alrededor de L 2 realizadas periódicamente mediante propulsores. [1] Farquhar propugnó el uso de naves espaciales en una órbita de este tipo más allá de la luna (Tierra-Luna L 2 ) como estación de retransmisión de comunicaciones para una misión Apolo al otro lado de la Luna . Una nave espacial en tal órbita estaría en vista continua tanto de la Tierra como del lado lejano de la Luna, mientras que una órbita de Lissajous a veces haría que la nave espacial se fuera detrás de la Luna. Al final, no se lanzó ningún satélite de retransmisión para Apolo, ya que todos los aterrizajes se realizaron en el lado cercano de la Luna. [2]
En 1973, Farquhar y Ahmed Kamel descubrieron que cuando la amplitud en el plano de una órbita de Lissajous era lo suficientemente grande, habría una amplitud fuera del plano correspondiente que tendría el mismo período, por lo que la órbita dejó de ser una órbita de Lissajous y se convirtió en aproximadamente una elipse. Utilizaron expresiones analíticas para representar estas órbitas de halo; En 1984, Kathleen Howell demostró que se podían calcular numéricamente trayectorias más precisas. Además, descubrió que para la mayoría de los valores de la relación entre las masas de los dos cuerpos (como la tierra y la luna) había un rango de órbitas estables. [3]
La primera misión en utilizar una órbita de halo fue ISEE-3 , una nave espacial conjunta de la ESA y la NASA lanzada en 1978. Viajó al punto L 1 Sol-Tierra y permaneció allí durante varios años. La siguiente misión en utilizar una órbita de halo fue el Observatorio Solar y Heliosférico (SOHO), también una misión conjunta de la ESA / NASA para estudiar el Sol, que llegó al Sol-Tierra L 1 en 1996. Utilizaba una órbita similar a ISEE-3. [4] Aunque varias otras misiones desde entonces han viajado a puntos de Lagrange, por lo general han utilizado las variaciones no periódicas relacionadas llamadas órbitas de Lissajous en lugar de una órbita de halo real.
En mayo de 2018, la idea original de Farquhar finalmente se hizo realidad cuando China colocó el primer satélite de retransmisión de comunicaciones en una órbita de halo alrededor del punto L 2 Tierra-Luna . [5] El 3 de enero de 2019, la nave espacial Chang'e 4 aterrizó en el cráter Von Kármán en el lado opuesto de la Luna, utilizando el satélite de retransmisión Queqiao para comunicarse con la Tierra. [6] [7]
Ver también
- Red de transporte interplanetario
- Órbita de Lissajous , otra órbita de puntos lagrangianos que generaliza las órbitas de halo.
- Órbita de halo casi rectilínea
- Categoría: Nave espacial con órbitas de halo
Referencias
- ^ Robert Farquhar (1966). "Mantenimiento de estaciones en las proximidades de puntos de libración colineales con una aplicación a un problema de comunicaciones lunares". Serie de ciencia y tecnología de la AAS: Simposio de especialistas en mecánica de vuelos espaciales . 11 : 519–535., ver Farquhar, RW: "El control y uso de satélites de punto de libración" , Ph.D. Disertación, Departamento de Aeronáutica y Astronáutica, Universidad de Stanford, Stanford, California, 1968, págs. 103, 107–108.
- ^ Schmid, PE (junio de 1968). "Satélites de comunicación del lado lejano de la Luna" (PDF) . NASA . Consultado el 16 de julio de 2008 .
- ^ Howell, Kathleen C. (1984). "Órbitas de halo periódicas tridimensionales" . Mecánica celeste . Volumen 32 (1): 53–71.
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tiene texto extra ( ayuda ) - ^ Dunham, DW y Farquhar, RW: "Misiones de punto de libración 1978-2000", Órbitas y aplicaciones de punto de libración, Parador d'Aiguablava, Girona, España, junio de 2002
- ^ Xu, Luyuan (15 de junio de 2018). "Cómo el satélite de retransmisión lunar de China llegó a su órbita final" . La sociedad planetaria .
Este es el primer satélite de retransmisión lunar en este lugar.
- ^ Andrew Jones. "China lanzará la misión de aterrizaje del lado lejano lunar Chang'e-4 el 7 de diciembre" . gbtimes.com . 5 de diciembre de 2018. Archivado desde el original el 15 de abril de 2019.
- ^ "Chang'e-4 devuelve las primeras imágenes del lado lejano lunar después del aterrizaje histórico" . SpaceNews.com . 2019-01-03 . Consultado el 8 de enero de 2019 .
enlaces externos
- SOHO - El viaje a la órbita de Halo L1
- Transferencias interplanetarias de baja energía utilizando el método de salto de órbita de Halo con STK / Astrogator
- Órbita tipo Lissajous de Gaia : una órbita tipo Lissajous, es decir , una elipse o "halo" casi circular