Una transferencia de baja energía , o trayectoria de baja energía , es una ruta en el espacio que permite que las naves espaciales cambien de órbita usando muy poco combustible. [1] [2] Estas rutas funcionan en el sistema Tierra - Luna y también en otros sistemas, como entre las lunas de Júpiter . El inconveniente de tales trayectorias es que tardan más en completarse que las transferencias de mayor energía (más combustible), como las órbitas de transferencia de Hohmann .
Las transferencias de baja energía también se conocen como trayectorias de límites de estabilidad débil o trayectorias de captura balística .
Las transferencias de baja energía siguen vías especiales en el espacio, a veces denominadas Red de Transporte Interplanetario . Seguir estas vías permite atravesar largas distancias con un pequeño cambio en la velocidad, o delta-v .
Misiones de ejemplo
Las misiones que han utilizado transferencias de baja energía incluyen:
Las misiones en curso previstas para utilizar transferencias de bajo consumo energético incluyen:
- BepiColombo , de ESA / JAXA [6]
Las misiones propuestas que utilizan transferencias de baja energía incluyen:
Historia
Las transferencias de baja energía a la Luna fueron demostradas por primera vez en 1991 por la nave espacial japonesa Hiten , que fue diseñada para girar por la Luna pero no para entrar en órbita. El subsatélite Hagoromo fue lanzado por Hiten en su primer paso y puede haber entrado con éxito en la órbita lunar, pero sufrió una falla en las comunicaciones.
Edward Belbruno y James Miller del Laboratorio de Propulsión a Chorro se habían enterado de la falla y ayudaron a salvar la misión al desarrollar una trayectoria de captura balística que permitiría a la sonda principal Hiten entrar por sí misma en la órbita lunar. La trayectoria que desarrollaron para Hiten utilizó la Teoría de Límites de Estabilidad Débil y solo requirió una pequeña perturbación en la órbita elíptica de oscilación, lo suficientemente pequeña como para ser alcanzable por los propulsores de la nave espacial. [1] Este curso daría como resultado que la sonda fuera capturada en la órbita lunar temporal utilizando cero delta-v , pero requirió cinco meses en lugar de los tres días habituales para una transferencia de Hohmann. [7]
Ahorros en Delta-v
Desde la órbita terrestre baja hasta la órbita lunar, los ahorros delta-v se acercan al 25% en el quemado aplicado después de dejar la órbita terrestre baja, en comparación con el quemado retrógrado aplicado cerca de la Luna en la inyección translunar tradicional , y permiten duplicar la carga útil. . [8]
Robert Farquhar había descrito una ruta de 9 días desde la órbita terrestre baja hasta la captura lunar que tarda 3,5 km / s. [9] rutas de Belbruno de la órbita terrestre baja requieren un 3,1 km / s queman para inyección translunar, un delta- v de ahorro de no más de 0,4 km / s. Sin embargo, este último no requieren delta- gran v cambio después de salir de la órbita terrestre baja, que puede tener beneficios operacionales si se utiliza una etapa superior con reinicio limitada o capacidad de resistencia en órbita, lo que requeriría la nave espacial para tener un sistema de propulsión principal separada para capturar. [10]
Para el encuentro con las lunas marcianas, los ahorros son del 12% para Fobos y del 20% para Deimos. El objetivo de Rendezvous se debe a que las pseudoórbitas estables alrededor de las lunas marcianas no pasan mucho tiempo dentro de los 10 km de la superficie. [11]
Ver también
Referencias
- ↑ a b Belbruno, Edward (2004). Captura de dinámicas y movimientos caóticos en mecánica celeste: con aplicaciones a la construcción de transferencias de baja energía . Prensa de la Universidad de Princeton . pag. 224. ISBN 978-0-691-09480-9.
- ^ Belbruno, Edward (2007). Llévame a la luna: una guía privilegiada sobre la nueva ciencia de los viajes espaciales . Prensa de la Universidad de Princeton . págs. 176 . ISBN 978-0-691-12822-1.
- ^ La supercarretera interplanetaria simplifica los viajes espaciales // NASA 17.07.02: "Lo concibió la teoría de la supercarretera interplanetaria. Lo y sus colegas han convertido las matemáticas subyacentes de la supercarretera interplanetaria en una herramienta para el diseño de la misión llamada" LTool ". . Los ingenieros de JPL utilizaron el nuevo LTool para rediseñar la ruta de vuelo de la misión Génesis "
- ^ "Diseño GRAIL en el sitio web del MIT" . Consultado el 22 de enero de 2012 .
- ^ "Diseño de la misión Spaceflight101 GRAIL" . Archivado desde el original el 19 de julio de 2012 . Consultado el 22 de enero de 2012 .
- ^ "Descripción general de BepiColombo" . www.esa.int . Consultado el 3 de diciembre de 2019 .
- ^ Frank, Adam (septiembre de 1994). "Borde de gravedad" . Descubrir .
- ^ Edward A. Belbruno y John P. Carrico (2000). "Cálculo de trayectorias de transferencia lunar balística de límite de estabilidad débil" (PDF) . Conferencia de especialistas en astrodinámica de AIAA / AAS.
- ^ Farquhar, Robert (1971). "LA UTILIZACIÓN DE LAS ÓRBITAS HALO EN OPERACIONES LUNARES AVANZADAS" (PDF) . www.lpi.usra.edu . Consultado el 2 de agosto de 2020 .
- ^ Parker, Jeffrey; Anderson, Rodney. Diseño de trayectoria lunar de baja energía . pag. 24.
- ^ AL Genova; SV Weston y LJ Simurda (2011). "Aplicaciones de misiones humanas y robóticas de transferencias de baja energía a Phobos & Deimos" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 25 de abril de 2012.
enlaces externos
- La teoría de la mecánica celeste cumple con el meollo del diseño de trayectorias
- Transferencias de baja energía de la Tierra a la Luna dirigidas a la órbita de tránsito hiperbólico L1 Junio de 2005
- Trayectorias de baja energía y caos: aplicaciones a la astrodinámica y la astronomía dinámica
- Navegando por las corrientes celestiales