Órbita lunar
En astronomía , la órbita lunar (también conocida como órbita selenocéntrica ) es la órbita de un objeto alrededor de la Luna .
Como se usa en el programa espacial , esto no se refiere a la órbita de la Luna alrededor de la Tierra , sino a las órbitas de varias naves espaciales tripuladas o no tripuladas alrededor de la Luna. La altitud en apoapsis (punto más alejado del centro de la atracción) para una órbita lunar se conoce como apolune , apocynthion , o aposelene , mientras que el periapsis (punto más cercano al centro de la atracción) es conocido como perilunio , pericynthion , o periselenio , desde nombres o epítetos de la diosa de la luna .
La inserción de la órbita lunar ( LOI ) es el ajuste para lograr la órbita lunar, como lo llevó a cabo la nave espacial Apolo, por ejemplo. [1]
La órbita lunar baja ( LLO ) son órbitas por debajo de los 100 km (62 mi) de altitud. Tienen un período de unas 2 horas. [2] Son de particular interés en la exploración de la Luna, pero sufren efectos de perturbación gravitacional que los hacen más inestables y dejan solo unas pocas inclinaciones orbitales posibles para órbitas congeladas indefinidas , útiles para estadías prolongadas en LLO. [2]
Nave espacial robótica
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La Unión Soviética envió la primera nave espacial a las proximidades de la Luna, el vehículo robótico Luna 1 , el 4 de enero de 1959. [3] Pasó a 6.000 kilómetros (3.200 millas náuticas; 3.700 millas) de la superficie de la Luna, pero no alcanzó órbita lunar. [3] Luna 3 , lanzada el 4 de octubre de 1959, fue la primera nave espacial robótica en completar una trayectoria de retorno libre circunlunar , todavía no una órbita lunar, sino una trayectoria en forma de 8 que giró alrededor del lado lejano de la Luna y regresó a la tierra. Esta nave proporcionó las primeras imágenes del lado lejano de la superficie lunar. [3]
La Luna 10 soviética se convirtió en la primera nave espacial en orbitar la Luna en abril de 1966. [4] Estudió el flujo de micrometeoroides y el entorno lunar hasta el 30 de mayo de 1966. [4] Una misión de continuación, Luna 11 , fue lanzada en agosto. 24 de 1966 y estudió anomalías gravitacionales lunares, medidas de radiación y viento solar.
La primera nave espacial de los Estados Unidos en orbitar la Luna fue Lunar Orbiter 1 el 14 de agosto de 1966. [5] La primera órbita fue una órbita elíptica , con una lunar de 1.008 millas náuticas (1.867 km; 1.160 millas) y una periluna de 102,1 millas náuticas. millas (189,1 km; 117,5 millas). [6] Luego, la órbita fue circular a alrededor de 170 millas náuticas (310 km; 200 millas) para obtener imágenes adecuadas. Se lanzaron cinco de estas naves espaciales durante un período de trece meses, todas las cuales cartografiaron con éxito la Luna, principalmente con el propósito de encontrar sitios de aterrizaje adecuados para el programa Apolo . [5]
El más reciente fue Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer (LADEE), que se convirtió en un experimento de impacto balístico en 2014.
Nave espacial tripulada
El programa Apollo 's módulo de mando / servicio (CSM) se mantuvo en una órbita de aparcamiento lunar, mientras que el módulo lunar (LM) aterrizó. El CSM / LM combinado primero entraría en una órbita elíptica, nominalmente 170 millas náuticas (310 km; 200 millas) por 60 millas náuticas (110 km; 69 millas), que luego se cambió a una órbita circular de estacionamiento de aproximadamente 60 millas náuticas ( 110 km; 69 millas). Los períodos orbitales varían según la suma de apoapsis y periapsis , y para el CSM fueron de aproximadamente dos horas. El LM comenzó su secuencia de aterrizaje con un quemado de inserción de órbita descendente (DOI) para reducir su periapsis a aproximadamente 50,000 pies (15 km; 8.2 nmi), elegido para evitar chocar contra las montañas lunares.alcanzando alturas de 20.000 pies (6,1 km; 3,3 nmi). Después de la segunda misión de aterrizaje, el procedimiento se cambió en el Apolo 14 para ahorrar más combustible LM para su descenso motorizado, utilizando el combustible del CSM para realizar la combustión DOI y luego elevando su periapsis de nuevo a una órbita circular después de que el LM había hizo su aterrizaje. [7]
Efectos de perturbación
Las anomalías gravitacionales que distorsionan ligeramente las órbitas de algunos Orbitadores lunares llevaron al descubrimiento de concentraciones de masa (denominadas mascon ) debajo de la superficie lunar causadas por grandes cuerpos impactantes en algún momento remoto del pasado. [2] [8] Estas anomalías son de magnitud suficiente para hacer que la órbita lunar cambie significativamente en el transcurso de varios días. Pueden hacer que una plomada cuelgue alrededor de un tercio de grado de la vertical, apuntando hacia el mascon, y aumentar la fuerza de gravedad en un medio por ciento. [2] El Apolo 11La primera misión de aterrizaje tripulada empleó el primer intento de corregir el efecto de perturbación (las órbitas congeladas no se conocían en ese momento). La órbita de estacionamiento se "circularizó" a 66 millas náuticas (122 km; 76 millas) por 54 millas náuticas (100 km; 62 millas), que se esperaba que se convirtiera en la circular nominal de 60 millas náuticas (110 km; 69 millas) cuando el LM hizo su cita de regreso con el CSM. Pero el efecto fue sobreestimado por un factor de dos; en el punto de encuentro, la órbita se calculó en 63,2 millas náuticas (117,0 km; 72,7 mi) por 56,8 millas náuticas (105,2 km; 65,4 mi). [9]
El estudio del efecto de los mascons en las naves espaciales lunares condujo al descubrimiento en 2001 de " órbitas congeladas " que ocurren en cuatro inclinaciones orbitales : 27 °, 50 °, 76 ° y 86 °, en las que una nave espacial puede permanecer en una órbita baja indefinidamente. . [2] El subsatélite Apollo 15 PFS-1 y el subsatélite Apollo 16 PFS-2 , ambos pequeños satélites lanzados desde el Módulo de Servicio Apollo , contribuyeron a este descubrimiento. PFS-1 terminó en una órbita duradera, con una inclinación de 28 °, y completó con éxito su misión después de un año y medio. PFS-2 se colocó en una inclinación orbital particularmente inestable de 11 °, y duró solo 35 días en órbita antes de estrellarse contra la superficie lunar. [2]
Ver también
- Lista de órbitas
- Mecánica orbital
Referencias
- ^ Woods, WD (2008). "Entrando en órbita lunar: la maniobra LOI". Cómo Apolo voló a la Luna . Exploración espacial. Libros Springer Praxis. págs. 189–210. doi : 10.1007 / 978-0-387-74066-9_8 .
- ^ a b c d e f "Extrañas órbitas lunares" . Ciencia de la NASA: Noticias científicas . NASA. 2006-11-06 . Consultado el 9 de diciembre de 2012 .
Los mascons lunares hacen que la mayoría de las órbitas lunares bajas sean inestables ... Cuando un satélite pasa a 50 o 60 millas por encima de su cabeza, los mascons lo empujan hacia adelante, hacia atrás, hacia la izquierda, hacia la derecha o hacia abajo, la dirección exacta y la magnitud del tirón depende de la trayectoria del satélite. En ausencia de impulsos periódicos de los cohetes a bordo para corregir la órbita, la mayoría de los satélites lanzados en órbitas lunares bajas (menos de 60 millas o 100 km) eventualmente chocarán contra la Luna. ... [Hay] una serie de 'órbitas congeladas' donde una nave espacial puede permanecer en una órbita lunar baja indefinidamente. Ocurren en cuatro inclinaciones: 27 °, 50 °, 76 ° y 86 °, la última casi sobre los polos lunares. La órbita del subsatélite PFS-1 del Apolo 15, de vida relativamente larga tenía una inclinación de 28 °, que resultó ser cercana a la inclinación de una de las órbitas congeladas, pero el pobre PFS-2 fue maldecido con una inclinación de solo 11 °.
- ^ a b c Wade, Mark. "Luna" . Enciclopedia Astronautica . Archivado desde el original el 4 de febrero de 2012 . Consultado el 17 de febrero de 2007 .
- ↑ a b Byers, Bruce K. (14 de diciembre de 1976). "APÉNDICE C [367-373] REGISTRO DE SONDAS LUNARES NO CONTROLADAS, 1958-1968: Unión Soviética" . LUNA DE DESTINO: Una historia del programa Lunar Orbiter . Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio . Consultado el 17 de febrero de 2007 .
- ^ a b Wade, Mark. "Orbitador lunar" . Enciclopedia Astronautica . Consultado el 17 de febrero de 2007 .
- ↑ Byers, Bruce K. (14 de diciembre de 1976). “CAPÍTULO IX: MISIONES I, II, III: BÚSQUEDA Y VERIFICACIÓN DEL SITIO APOLLO, Primer Lanzamiento” . LUNA DE DESTINO: Una historia del programa Lunar Orbiter . Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio . Consultado el 17 de febrero de 2007 .
- ↑ Jones, Eric M. (14 de diciembre de 1976). "El primer aterrizaje lunar" . Diario de la superficie lunar del Apolo 11 . Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio . Consultado el 9 de noviembre de 2014 .
- ^ Konopliv, AS; Asmar, SW; Carranza, E .; Sjogren, WL; Yuan, DN (1 de marzo de 2001). "Modelos de gravedad recientes como resultado de la misión Lunar Prospector". Ícaro . 150 (1): 1–18. Bibcode : 2001Icar..150 .... 1K . doi : 10.1006 / icar.2000.6573 . ISSN 0019-1035 .
- ^ "Informe de la misión Apolo 11" (PDF) . NASA . págs. 4–3 a 4–4.
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