Imagina que mi nave está estacionada en LEO y necesita transferirse a una órbita más alta. Hace una transferencia de Hohmann y vuela a la órbita necesaria mediante una trayectoria elíptica. Pero esta trayectoria cruza algunas otras órbitas y la nave choca con otra nave de una de esas órbitas y se estrella.
Entonces, ¿cómo podemos detectar la posible colisión y evitarla y alcanzar la posición necesaria en la órbita necesaria después de esto (evitar la colisión puede llevar algún tiempo, por lo que la posición en la órbita puede cambiar un poco)?
Por ejemplo, necesitamos hacer una cita con otra nave en otra órbita, pero chocamos durante el vuelo hacia ella.
Alterar su órbita no altera significativamente su riesgo de colisiones, aparte de posiblemente trasladarlo a una parte más alta o menos densamente poblada del espacio orbital.
Las órbitas no son pilas ordenadas de círculos perfectos alrededor del planeta. Todas las órbitas son elipses, con el perigeo más cerca del planeta y el apogeo más alejado. Estos dos valores pueden estar muy cerca uno del otro, pero eso no es un hecho.
Además, incluso para otras órbitas a exactamente la misma altitud y exactamente el mismo plano de inclinación, ese plano puede orientarse prácticamente alrededor de cualquier punto alrededor de la Tierra. Dos naves que se encuentran en una órbita de 400 km, circular, con una inclinación de 51,6° (como la ISS), aún pueden tener órbitas cruzadas con una velocidad relativa de 11 km/s
La forma de evitar colisiones cuando se permanece en una órbita es predecir la posición de su órbita a lo largo del tiempo, hacer lo mismo con todo lo demás y asegurarse de que no haya instancias en el futuro a corto y mediano donde se ubicarán su nave y otro objeto. en el mismo lugar a la misma hora.
De manera similar, cuando planea cambiar su órbita, nuevamente predice su posición orbital a lo largo del tiempo, hace lo mismo para todo lo demás y se asegura de que no haya instancias en el futuro a corto o mediano donde su nave y otro objeto se ubicarán en el mismo lugar al mismo tiempo , exactamente de la misma manera.
Está exactamente en el mismo peligro de colisión ya sea que esté cambiando de órbita o permaneciendo en la misma órbita.
El único peligro adicional es que cualquier otra persona no hubiera sabido que estaba planeando el cambio, por lo que sus predicciones sobre su posición futura pueden estar equivocadas y usted tiene la responsabilidad de garantizar la seguridad.
Al ingresar a una órbita particularmente disputada o valiosa, como emparejar órbitas con la ISS o ingresar a la órbita geoestacionaria, por supuesto, deberá coordinarse con todos los que tengan interés en esa órbita.
"El espacio es grande. Realmente grande. Simplemente no vas a creer lo enorme, enorme, alucinantemente grande que es. Quiero decir, puedes pensar que es un largo camino hasta la farmacia, pero eso es solo cacahuetes para el espacio".
-Douglas Adams, La guía del autoestopista galáctico
Las naves espaciales son pequeñas en comparación con la gran cantidad de espacio que hay alrededor de un planeta. Entonces, las colisiones entre dos naves espaciales ya son bastante improbables.
Sin embargo, el riesgo no es cero y las naves espaciales son caras. Es por eso que la mayoría de los objetos más grandes conocidos en la órbita terrestre, tanto naves funcionales como desechos no funcionales, están siendo rastreados. Sus órbitas son conocidas y pueden extrapolarse con gran precisión para un futuro próximo. Entonces, cuando una nave necesita realizar una maniobra, es posible verificar la base de datos de órbitas conocidas y asegurarse de que haya suficiente distancia de seguridad con cualquier cosa con la que pueda colisionar.
Exprese la posición de su nave en su órbita como una ecuación con respecto al parámetro T (tiempo).
Exprese la posición de otra cosa en su órbita también como una ecuación con respecto a T.
Ahora puede derivar una ecuación para la distancia D entre objetos en estas órbitas respectivas como una ecuación en T. En el punto T donde el diferencial D' de esta función es cero y el segundo diferencial D'' es positivo, T es el tiempo de su acercamiento más cercano y D es la distancia de su acercamiento más cercano.
Repita este proceso para cada objeto en órbita con el que pueda chocar. Si obtiene D menos de 50 km para cualquiera de ellos y T dentro del tiempo que pretende estar en esa órbita, probablemente esté demasiado cerca.
Si algo está demasiado cerca, ajuste su órbita propuesta de manera consistente con la aplicación de empuje un segundo después (u otro ajuste aparentemente trivial) e intente nuevamente.
@Ng Ph: Sí, este es un algoritmo para evitar un objeto. Tiene que aplicarse iterativamente para verificar cada objeto que pueda intersecarse.
@Robotex: Estás siendo muy optimista. Hay literalmente cientos de miles de objetos que orbitan la Tierra en la actualidad y, a las velocidades relativas a las que se mueven, orbitarán el mundo varias veces antes de que termines con tu movimiento. Si cree que puede marcar cien de ellos, será un milagro si puede averiguar qué cien. Deberá verificar al menos decenas de miles.
Mármol Orgánico
Robotex