El mejor momento para realizar un cambio de inclinación orbital: ¿durante el ascenso o una vez en LEO circular?

Dado que el Δ V requerido para realizar un cambio de inclinación orbital es proporcional a la velocidad, me preguntaba cuándo sería el mejor momento para realizar tal maniobra.

¿Sería mejor comenzar la maniobra de cambio de avión lo antes posible en la trayectoria de ascenso para que termine con la velocidad e inclinación orbital correctas cuando sus motores finalmente se apaguen (es decir, incorpore el cambio de avión como parte del ascenso en sí)? ), o ¿sería mejor entrar primero en una órbita circular inclinada a una altitud mayor que su órbita planificada, realizar un cambio de plano en esta órbita más alta (debido a su menor velocidad) y luego cambiar su órbita a la altitud deseada más baja?

Finalmente, ¿sería el peor de los casos realizar el cambio de plano a la altitud deseada una vez que esté en una órbita circular inclinada? Como puede ver, estoy un poco confundido en cuanto al mejor enfoque a seguir, por lo que cualquier orientación sería excelente.

Recuerda que la Tierra está girando, por lo que los lanzamientos que no ocurren en los polos ya tienen cierta velocidad.
En la práctica, Shuttle lo hizo lo antes posible durante el ascenso, lo que me hace pensar que es óptimo.
Se reunió información de que los transbordadores tenían suficiente combustible en el corte del motor principal para corregir la inclinación hasta 2 grados, lo que también incluía la reserva de atraque y salida de órbita.

Respuestas (1)

Si va a una inclinación más alta que su latitud de lanzamiento (por ejemplo, va de Cabo Cañaveral a 28º a ISS a 51º), querrá hacerlo lo antes posible, mientras su velocidad horizontal sea mínima, esencialmente inmediatamente cuando comience su giro de gravedad. La velocidad con la que comienza la rotación de la Tierra es menor que la de incluso una órbita muy alta, por lo que el cambio de inclinación es casi gratuito.

Si va a una órbita de gran altitud y menor inclinación, por ejemplo, a la OSG ecuatorial, hay dos opciones:

  • Opción A: combine el cambio de plano con la quemadura de circularización/"apogeo", lo que hace que el requisito de quemadura total sea igual a la hipotenusa del triángulo formado por los componentes normal (cambio de plano) y progrado (circularización) de la quemadura, lo que podría producir grandes ahorros;

o

  • Opción B: Lánzate a una órbita más alta que la órbita de destino y haz el cambio de plano en el apogeo cuando vayas muy lento. Este artículo afirma (sin cita ni derivación) que esto es más eficiente que la primera opción para cambios de plano de más de 45 grados.

El caso complicado es cuando intenta alcanzar una órbita baja con una inclinación más baja que su latitud de lanzamiento, como LEO ecuatorial. En este caso, para minimizar el tamaño del cambio de avión, desea lanzar con la mínima inclinación alcanzable desde el sitio de lanzamiento (es decir, volar un ascenso inicial hacia el Este, haciendo que su inclinación sea igual a su latitud de lanzamiento). La circularización para LEO debe realizarse entre 10 y 15 minutos después del vuelo, pero el nodo descendente donde debe cambiar el avión está a un cuarto de órbita (23 a 30 minutos) del sitio de lanzamiento, por lo que las quemaduras no pueden ser combinados para la eficiencia. Al lanzarse a una órbita más inclinada (por ejemplo, volando hacia el sureste en lugar de hacia el este desde Cañaveral), puede hacer que la circularización y el cambio de plano coincidan, pero el cambio de plano tendrá que ser mayor; No estoy seguro de cómo se optimiza.

En mi caso particular, estoy lanzando desde un sitio que está inclinado 23º desde el ecuador y estoy tratando de entrar en una órbita ecuatorial circular de 0º, entonces, ¿significaría esto que hacer el cambio de plano como parte del ascenso es en realidad una mala idea? ?
A partir del 23º primero tienes que llegar al ecuador antes de poder hacer el cambio de plano. Si vas a una órbita alta como la geosincronización, definitivamente querrás combinar la circularización con el cambio de plano como en la opción A; si va a una órbita más baja, es probable que tenga que circular antes de llegar al ecuador, y no estoy seguro de cuál es la mejor manera de optimizar eso.
Ajá, esto finalmente tiene sentido, ¡gracias Russel!
El mejor momento para realizar un cambio de inclinación orbital: ¿durante el ascenso o una vez en LEO circular?
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