¿Encuentro orbital con motores de bajo empuje?

La transferencia de Hohmann es bastante clara; Acelera en tu órbita (circular) en el momento adecuado, elevando el apoapsis hasta que alcance la órbita objetivo. Una vez allí, vuelva a quemar para elevar el periápside, haciendo coincidir la órbita del objetivo y, como resultado, la velocidad de su objetivo. Si eligió el momento adecuado, está muy cerca del objetivo y listo para la aproximación final y las operaciones de proximidad. La única parte realmente complicada es encontrar el momento adecuado para comenzar, de modo que en el momento en que esté en su nuevo periápside, el objetivo también esté allí.

Ahora bien, ¿cómo se realiza la transferencia orbital si no se puede elevar fácilmente la apoapsis en una quemadura breve y ordenada? Digamos que utiliza un motor de iones que necesitará dos horas para crear el delta-v necesario para la órbita de transferencia de Hohmann, ¿y su período orbital completo actualmente es de cuarenta minutos?

Respuestas (1)

Puede cambiar las órbitas girando lentamente en espiral, pero ya no es una transferencia de Hohmann. En el caso extremo de un empuje muy bajo, esto significará que su órbita es casi circular en todo momento. También quemará más delta-v que con la transferencia de Hohmann, porque en promedio agrega energía orbital mientras que su velocidad es menor.

Wikipedia tiene esto que decir:

Se puede demostrar que pasar de una órbita circular a otra cambiando gradualmente el radio cuesta un delta-v de simplemente el valor absoluto de la diferencia entre las dos velocidades....

Tal maniobra de bajo empuje requiere más delta-v que una maniobra de transferencia Hohmann de 2 encendidos, lo que requiere más combustible para un diseño de motor dado. Sin embargo, si solo se requieren maniobras de bajo empuje en una misión, entonces encender continuamente un motor de bajo empuje, pero de muy alta eficiencia (alta velocidad de escape efectiva) podría generar este delta-v más alto usando menos masa propulsora que un motor de alto empuje. motor usando una maniobra de transferencia de Hohmann más eficiente.

La órbita de transferencia utilizando motores de propulsión eléctrica o de bajo empuje optimiza el tiempo de transferencia para alcanzar la órbita final y no la delta-v como en la órbita de transferencia de Hohmann. Para la órbita geoestacionaria, la órbita inicial se configura para que sea supersíncrona y, al empujar continuamente en la dirección de la velocidad en el apogeo, la órbita de transferencia se transforma en una geosíncrona circular. Sin embargo, este método lleva mucho más tiempo debido al bajo empuje inyectado en la órbita.

Me preguntaba acerca de las múltiples aceleraciones cuando estaba cerca del periápside. Llevaría mucho tiempo, ya que aumenta el período de la órbita extendida, y calcular el momento adecuado para el encuentro sería una pesadilla, pero debería ser factible.
Acelerar solo en el periapsis debería proporcionar un requisito delta-v similar a una transferencia de Hohmann, ya que la energía se agrega a las mismas velocidades, pero en cuanto al cálculo del tiempo, ha alcanzado el límite de mi conocimiento (principalmente derivado del Programa espacial Kerbal). Supongo que para la carga para la cual el delta-v es costoso, incluso para un motor de bajo empuje, pero no necesita entregarse en un cronograma ajustado (¿muchas toneladas de mineral de platino extraído de un asteroide?), las patadas de periapsis podrían ser la maniobra óptima. .
Esta respuesta no aborda en absoluto el tema de la cita , que parece ser la parte principal de la pregunta.
Chris, ese es un buen punto. Supuse que se trataba de la transferencia orbital basada en "Ahora, ¿cómo se realiza la transferencia orbital si no se puede aumentar la apoapsis en una quemadura breve y ordenada?" pero intentaré expandir esta respuesta para incluir diferencias en las técnicas de entrega.