¿A qué altitud desaparecen por completo los efectos de la resistencia atmosférica?

Hechos útiles sobre las órbitas. Para elevar una órbita, necesita una fuerza que "empuje desde atrás", cuyo efecto neto lo acelera en la dirección progresiva. Para órbitas circulares puedes llamar a eso el$+\theta$o tangencial o$\mathbf{\hat{v}}$dirección. Contrariamente a la intuición, este empujón desde atrás lo ralentiza en una cantidad igual al delta-v impartido, pero eleva su órbita.

El arrastre en realidad te acelera al empujarte contra ti, pero reduce tu órbita.

La resistencia aerodinámica siempre empuja exactamente en la dirección opuesta a tu movimiento, porque esa es la definición. Los efectos aerodinámicos en las naves espaciales en direcciones perpendiculares a su velocidad (radial o fuera del plano) se denominan sustentación .

El problema de comparar la resistencia aerodinámica con los efectos del viento solar o la presión de fotones es que esas partículas y fotones se mueven mucho más rápido que el movimiento de la nave espacial alrededor de la Tierra, o que la nave espacial más el movimiento de la Tierra alrededor del Sol. Estos efectos podrían ser progrados en un punto de la órbita y retrógrados media órbita más tarde y, en última instancia, promediarse sustancialmente en algunos casos.

Así que es un poco una comparación de manzanas con naranjas.

Sin embargo, en la siguiente gráfica, el autor ha tratado de mostrar las aceleraciones causadas por varios efectos en una especie de orden de magnitud. Por ejemplo, a una altitud de aproximadamente 1300 km, la aceleración debida a la presión de la radiación solar es aproximadamente del mismo tamaño que la debida al arrastre durante la máxima actividad solar. La resistencia a gran altura está modulada dramáticamente por el calentamiento y la expansión de la atmósfera por las partículas del Sol, por lo que en realidad ambos son causados ​​por el Sol, aunque uno también involucra a la atmósfera.

A continuación se toma prestado de mi respuesta a la pregunta La clasificación de los efectos perturbadores por el poder (usado aquí también).

Encontré la siguiente trama en el libro Satellite Orbits; Models, Methods, Applications de Oliver Montenbruck y Eberhard Gill, Springer, 2000. La figura y la descripción también se pueden encontrar en Google Books . Es una instantánea de baja calidad, pero es difícil capturar una docena de dependencias diferentes en 20 órdenes de magnitud sin mostrar todo.

Aquí está el fragmento de texto que analiza la figura con más detalle:

El efecto de varias perturbaciones en función de la distancia geocéntrica del satélite se ilustra en la Figura 3.1. Para el cálculo de la influencia del arrastre atmosférico en las órbitas circulares de los satélites terrestres bajos, se han asumido temperaturas exosféricas entre 500K y 2000K (cf. Secc. 3.5). La relación área-masa utilizada en el cálculo de las fuerzas no gravitatorias es de 0,01 m ² /kg. Para satélites geodésicos especialmente diseñados como LAGEOS, el valor correspondiente puede ser menor en uno o dos órdenes de magnitud. Las perturbaciones debidas a varios coeficientes geopotenciales Jn,m y la atracción lunisolar han sido calculadas a partir de fórmulas empíricas de Milani et al. (1987). A efectos de comparación se menciona que una aceleración radial constante de 10 ^-11 km/s ²cambia el semieje mayor de un satélite geoestacionario en aproximadamente 1 m.

Además de las fuerzas antes mencionadas, en la Fig. 3.1 se consideran varias perturbaciones menores que producen aceleraciones del orden de 10 ^-15 a 10 ^-12 km/s ² . La mayoría se deben a la presión de radiación, resultante de la luz solar reflejada por la Tierra (albedo), así como a los efectos relativistas y las mareas de la Tierra sólida.