¿Cómo pueden las transferencias bielípticas ser más eficientes que las transferencias de Hohmann?

No tengo una cita o referencia exacta, pero recuerdo haber escuchado que, en algunos casos específicos, una transferencia bielíptica puede ser más eficiente que las transferencias de Hohmann. La única instancia posible en la que puedo pensar donde sería más eficiente sería cambiar las inclinaciones hacia un objetivo. ¿Existen otros casos que hagan que una maniobra de transferencia bielíptica sea más eficiente que una Hohmann?

Wkipedia dice que cuando la relación entre el eje semimayor final y el inicial es de 11,94 o mayor, es posible que las transferencias bielípticas sean más eficientes, y cita a Vallado, David Anthony (2001). Fundamentos de Astrodinámica y Aplicaciones. Saltador. pags. 318. ISBN 0-7923-6903-3 para ello. Lamentablemente, en este momento no tengo ese libro disponible.

Respuestas (1)

Citando Wikipedia ,

algunas transferencias bielípticas requieren una cantidad menor de delta-v total que una transferencia de Hohmann cuando la relación entre el semieje principal final y el inicial es 11,94 o mayor, según el semieje intermedio elegido.

Un enfoque intuitivo para entenderlo es cuando miras el delta-V de inserción después de la transferencia de Hohmann. Para órbitas cercanas, es bastante baja, pero a medida que se separan, aumenta la excentricidad de la órbita de transferencia.

Veamos una transferencia bielíptica "hacia afuera" (de una órbita más baja a una más alta) donde es más intuitivo. Digamos que quieres ir desde LEO (7000 km) hasta el punto Tierra-Luna L5, casi 400 000 km. 400:7 es mucho más que 12:1, por lo que es un candidato definitivo para una transferencia bielíptica.

Tu órbita de transferencia será una punta estrecha, una elipse muy alargada. La velocidad cerca del apogeo será muy lenta, un escaso par de metros por segundo. Mientras tanto, la Luna en su órbita circular, va a más de 1000 m/s, al igual que su punto L5 Lagrangiano. Tendría que acelerar su sonda en casi 1000 m/s al llegar.

Y si bien hacer que ese "pico" alcance la órbita lunar es costoso, no podemos omitir ese costo, sino extenderlo mucho más, hasta cerca de la esfera de Hill. es casi gratis, eso es solo un par de metros por segundo más. Circularizar una órbita con perigeo cerca de la órbita de la Luna, desde el apogeo cerca de la esfera Hill de la Tierra todavía costará un poco, pero considerablemente menos que los 1000 m/s necesarios para entrar en la órbita de la Luna; no solo el movimiento en el apogeo tan alto es mucho más lento, no está realizando una circularización completa, dejando una excentricidad considerable. Luego, aún deberá realizar un tercer encendido, para igualar la órbita lunar en L5, reduciendo ese apogeo, pero incluso agregándolo, todavía está gastando menos de lo que gastó para llevar el perigeo de LEO a la altitud lunar.

Otra forma de pensarlo es: la órbita de Hohmann te deja en el apogeo con una velocidad menor que el objetivo por x . La llegada "desde el infinito" / "desde fuera del sistema" a una trayectoria de sobrevuelo a la altitud de la órbita del objetivo lo deja con una velocidad superior a la del objetivo por y . Si los radios son muy diferentes, la diferencia entre la velocidad para la transferencia de Hohmann y la de escape es mínima . 1 . Si llega desde fuera del sistema y quiere elegir la altitud de su sobrevuelo, cuando todavía está muy lejos, eso cuesta una fortuna . 2 .

Ahora si y + maní 1 + maní 2 < x , la transferencia Bi-elíptica toma menos delta-V.

Y aunque la transferencia de Hohmann requiere menos tiempo para transferirse, encontrar el momento óptimo para realizarla, especialmente con órbitas elípticas no coplanares, puede ser bastante complicado. Con bi-elliptic, todas las maniobras en el apogeo cuestan cacahuetes, y puede tomarse libertades significativas en cuanto a dónde estará ese apogeo. Como resultado, la transferencia bielíptica puede tardar menos que la transferencia de Hohmann, si cuenta el tiempo hasta la alineación óptima de los objetos de salida y llegada hacia el tiempo de transferencia.

Más específicamente, si la velocidad de la órbita exterior (asumiendo que es circular) es v , después y es aproximadamente ( 2 1 ) v 0.4 v . Y si los radios de las órbitas son muy diferentes, entonces X esta cerca de v .