¿Cómo ajustan la trayectoria las sondas espaciales de largo alcance?

Más específicamente, después de que se hayan realizado los principales ajustes de lanzamiento utilizando los propulsores primarios y los propulsores de ajuste temporal, ¿cómo se podrían realizar las más mínimas correcciones de trayectoria y orientación? Me doy cuenta de que hay propulsores mono, sin embargo, seguramente no podrían usarse de manera eficiente para correcciones importantes (sin incluir la orientación, que es para lo que se usan los propulsores).

Tomemos, por ejemplo, la nave espacial New Horizons. La sonda se lanzó en 2006 y, en vísperas del año 2019, experimentó un único sobrevuelo sobre Ultima Thule. Durante su viaje de 12 años tuvo que hacer correcciones para mantener su curso de intercepción orbital con el asteroide. ¿Así que cómo? Estoy seguro de que me estoy perdiendo algo obvio aquí ...

Respuestas (2)

New Horizons usó sus propulsores de control de actitud monopropulsores para corregir el rumbo. Debido a que no podía hacer grandes cambios de rumbo con el combustible limitado disponible, la elección de objetivos estaba severamente restringida :

Los planificadores de la misión buscaron uno o más objetos del cinturón de Kuiper (KBO) adicionales del orden de 50 a 100 km (31 a 62 millas) de diámetro como objetivos para sobrevuelos similares al encuentro plutoniano de la nave espacial. Sin embargo, a pesar de la gran población de KBO, muchos factores limitaron el número de posibles objetivos. Debido a que la ruta de vuelo fue determinada por el sobrevuelo de Plutón, y a la sonda solo le quedaban 33 kilogramos de propulsor de hidracina, el objeto a visitar debía estar dentro de un cono de menos de un grado de ancho que se extendiera desde Plutón. El objetivo también debía estar dentro de las 55 AU, porque más allá de las 55 AU, el enlace de comunicaciones se debilitará demasiado y la potencia de salida del RTG habrá disminuido lo suficiente como para dificultar las observaciones.

Tampoco está haciendo "muchos sobrevuelos" de Ultima Thule; obtuvo un pase en Plutón en 2015 y un pase de Ultima Thule en 2018, y no está claro si podrá dirigirse hacia un tercer objetivo en el futuro.

Esto es típico de las sondas del espacio profundo. Las sondas de sobrevuelo utilizarán pequeños propulsores de control de actitud, por lo general, ya que hay mucho tiempo para hacer cambios de rumbo. Para los orbitadores interplanetarios, generalmente se necesitan motores algo más grandes para la inserción orbital, y eso generalmente hace que sea económico usar propulsores bipropulsores (típicamente MMH/NTO o hipergólicos similares) con mejor impulso específico que los monopropulsores.

Por el contrario, algunas sondas interplanetarias han utilizado propulsores de iones, que proporcionan aproximadamente 10 veces el impulso específico (eficiencia de combustible) de los cohetes químicos, aunque con un empuje extremadamente bajo. La misión Dawn , por ejemplo, pudo orbitar dos planetas enanos diferentes en el cinturón de asteroides, lo cual es un logro sin precedentes.

Gracias, supongo que subestimé la eficiencia del monopropulsor.
Los pequeños propulsores monohélice suelen tener solo un 70 % de eficiencia de combustible como sus hermanos bihélice, pero las correcciones de rumbo necesarias son generalmente muy pequeñas.
"no podrá dirigirse a ningún otro objetivo en el futuro": el mismo artículo que vinculó dice "Década de 2020: la sonda puede volar por un tercer KBO. La sonda se acercó a 2014 MU69 a lo largo de su eje de rotación, lo que simplificó la trayectoria maniobras de corrección, ahorrando combustible que podría usarse para apuntar a otro KBO. Después del sobrevuelo, la nave espacial se queda con 11 kg (24 lb) de combustible ".

Con la excepción de la propulsión iónica, todas las maniobras principales de las naves espaciales se realizan con monopropulsores, con algunas excepciones, sobre todo el tetróxido de dinitrógeno bipropulsor , utilizado por el programa Apolo, y algunas otras misiones similares. Las excepciones son todos los vehículos tripulados, donde las masas suelen ser mucho más grandes. Los monopropelentes son más fáciles de diseñar y funcionan lo suficientemente bien, por lo que no vale la pena la dificultad adicional para obtener un poco más de rendimiento. La hidracina es, con mucho, el monopropulsor más utilizado y se ha utilizado para aterrizar en Marte, orbitar naves espaciales en todo el sistema solar y más.

La hidracina no solo se usa como monopropulsor sino también como componente bipropulsor.
Eso es cierto, pero la versión monopropelente es la más utilizada.