¿Con qué frecuencia se alinea la órbita de la ISS con el terminador día/noche?

La respuesta corta: de 2 a 4 veces al año, la ISS entra en un período de "pleno sol". Justo antes de que esto suceda, la ISS se alineará cerca del terminador al principio y al final de este período.

Respuesta completa:

Trataré de cubrir esto sin explicar demasiado la mecánica orbital. La clave es lo que se conoce como ángulo beta, que es el ángulo entre el sol y el plano orbital. Una beta de 0 grados tendrá el satélite en eclipse máximo, mientras que un ángulo beta lo suficientemente alto permitirá que el satélite esté realmente al sol todo el tiempo.

Bien, entonces, ¿cómo se produce este ángulo beta y qué valor se requiere para ver este efecto? La primera es más fácil, así que la responderé primero. El ángulo tiene que ser tal que el ángulo beta sea mayor que el tamaño de la Tierra que aparece desde esa órbita. Tengo una tabla fuera de línea que tiene el valor (Llamado ángulo Máximo NADIR), el ángulo Máximo NADIR para un satélite de la altitud de la ISS está entre 350 y 400 km, por lo que el valor es de unos 70 grados. Cuanto más arriba, más bajo se vuelve este ángulo.

Entonces, el pleno sol ocurre cuando el ángulo beta está por encima de 70, y se alinea con el terminador cuando el satélite está exactamente en 70. ¿Con qué frecuencia sucede esto realmente? Hay dos factores que determinan el ángulo beta. El primero es el aporte de la Tierra, que puede llegar hasta los 23 grados, según la estación (Norte Verano +23, Invierno -23). Esto corresponde a la inclinación axial de la Tierra. El segundo corresponde a la inclinación orbital, y esta también varía. La matemática en la última parte es algo compleja, gira al ritmo de la procesión nodal. El período de precesión nodal de la ISS es aproximadamente cada 2 meses, como puedo ver al trazar su ángulo beta en STK. Entonces, la conclusión es que esto solo puede suceder cuando la inclinación, de 51 grados, se suma al ángulo relativo del sol de la Tierra, como máximo 23 grados, es igual a 70 grados. Tenga en cuenta que -70 también está bien.

Como puede ver en este diagrama, no es muy común. Parece que sucede solo una vez por temporada alta, aunque es posible que suceda dos veces por medio año, pero no más que eso. Así, ocurre entre 2-4 veces al año, siempre cerca de uno de los solsticios.

También vale la pena señalar que es algo bastante único, esto solo tiende a suceder con los satélites en LEO con inclinaciones entre 40 y 70 grados. No hay muchos satélites en ese rango.