¿Es "resonante" la próxima órbita de periápside bajo de Dawn para XMO7?

El artículo de Spaceflight Insider Dawn entrará en la órbita más baja de la historia alrededor de Ceres dice:

En su blog Dawn Journal , el director de la misión y el ingeniero jefe Marc Rayman discutieron en detalle los desafíos de llevar la nave espacial a su órbita final.

Durante XMO7, Dawn debería orbitar Ceres una vez cada 27 horas y 13 minutos, lo que equivale exactamente a tres veces el período de rotación del planeta enano. En lo que se conoce como una órbita resonante de tres a uno , la sonda debería completar una órbita alrededor de Ceres por cada tres rotaciones que hace el planeta enano. (énfasis añadido)

Una órbita cuyo período coincide con el período de rotación sideral de un cuerpo se denomina órbita síncrona . Los satélites geosíncronos (pero no geoestacionarios) alrededor de la Tierra tienen una pista de tierra en forma de Analemma . De acuerdo con mi propia respuesta a la pregunta ¿Existen términos para las órbitas de la Tierra con múltiplos de números racionales de 1 día sideral? una órbita cuyo período está artificialmente sincronizado con una fracción racional del período sideral del cuerpo central se denomina órbita de seguimiento terrestre repetido y no órbita resonante.

Estas son órbitas no resonantes en las que el período orbital se corresponde con un número racional multiplicado por el período de rotación sideral del cuerpo orbitado. Los satélites espía solían hacer esto para que la hora del día fuera aproximadamente la misma para cada paso sobre un área determinada a fotografiar, para reducir la variación en las sombras y la iluminación.

Una órbita resonante, por otro lado, generalmente implica una interacción gravitatoria entre dos cuerpos. Hay varias situaciones en las que aparecen órbitas resonantes en el sistema solar que involucran tres cuerpos (dos lunas y un planeta, dos cuerpos y el Sol) y hay al menos dos ejemplos conocidos de bloqueo de marea resonante de la velocidad de rotación del cuerpo más pequeño con su órbita: Mercurio (3:2) orbitando alrededor del Sol, y la Luna (1:1) orbitando alrededor de la Tierra.

Pero nunca he oído que el cuerpo en órbita más pequeño esté en resonancia con la velocidad de rotación del cuerpo más grande. Se podría decir que un satélite geosincrónico geoestacionario que no se mantiene en posición y que "cae en" puntos estacionarios de un cierto rango de longitud debido a la gravedad irregular de la Tierra es una resonancia tal, así que tal vez la tenga.

Sin embargo, el problema es que no estoy seguro de por qué la órbita de Dawn alrededor de Ceres se llama "resonante" y no simplemente "sincronizada 3:1". Hasta donde yo sé, el término "resonancia" siempre implica un bloqueo o una interacción entre dos osciladores, de modo que la interacción los "atrae hacia la resonancia".

PREGUNTA: Me pregunto si la órbita de Dawn está realmente en resonancia con Ceres debido a algún componente multipolar de su campo de gravedad, o si esto es realmente solo una órbita de seguimiento terrestre repetida sincronizada artificialmente y el término resonante en realidad no se aplica.

Noté que el artículo de Astronomy Now La nave espacial Dawn que cae para registrar una baja altitud en Ceres parece tener cuidado de nunca usar la "palabra con r" cuando describe la órbita:

El objetivo es sincronizar la órbita de Dawn con la rotación de nueve horas y cuatro minutos de Ceres para garantizar que la nave espacial vuele repetidamente sobre un punto específico en la superficie, el cráter Occator, donde se ven depósitos de sal altamente reflectantes, durante el punto más bajo de cada orbita.

“El equipo de vuelo sincronizará la órbita para que cada vez que Dawn baje a baja altura, lo haga en el momento justo para que la rotación de Ceres coloque la unidad geológica Occator debajo de la trayectoria de vuelo de la sonda”, escribe Rayman.

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El enlace en 'Según mi propia respuesta a...' apunta a la pregunta incorrecta.

Respuestas (2)

Lo que podrías estar viendo aquí es un lenguaje que se está haciendo. Cuando los científicos comienzan a estudiar un nuevo campo, a veces tienen que inventar palabras para describir lo que ven. Aquí, dos conjuntos de científicos independientemente propusieron 2 palabras para el mismo fenómeno.

Hmm... Pensaré en eso, pero el término "resonancia" tiene tal peso en la física que cualquier cosa que no involucre el acoplamiento de energía entre osciladores de una forma u otra realmente debería usar "sincrónico" en lugar de resonante. Parece que en realidad va a haber un acoplamiento con el campo gravitatorio grumoso de Ceres en este caso, aunque todavía estamos esperando una forma de verificar esto claramente. El término de búsqueda "órbita de seguimiento terrestre resonante" puede ser el truco.
Sospecho que @Hobbes está cerca de la derecha. También existe la tendencia de que los ingenieros que aplican nueva (para ellos) física a un problema adopten la terminología de la física, aunque a veces de manera imperfecta. Conozco a Marc Rayman, si tengo algo de tiempo esta semana lo llamaré.
@TomSpilker sí, este es probablemente el caso, así que acepto esta respuesta. Sé que estás ocupado, así que no me preocuparía por eso. ¡Mantengamos el enfoque en lo increíble que es esta misión para empezar!

Esta no es una respuesta completa, pero puedo ofrecer un ejemplo de una órbita en resonancia con la velocidad de rotación de un cuerpo central.

De hecho, los astrofísicos a veces usan la palabra "resonante" para describir la sincronización de la órbita con un primario giratorio. Esa sincronización no tiene que ser 1:1: puede ser 2:1, 5:4, cualquier proporción de números enteros.

La literatura relacionada con la cronosismología y sus efectos observables en los anillos de Saturno es un ejemplo de este uso. Por ejemplo, el artículo de 2014 de Matt Hedman y Phil Nicholson que describe las características de onda en los anillos que surgen de los contrastes de densidad dentro de Saturno mismo usa "resonancia" para describir las conmensurabilidades de la órbita de las partículas del anillo con los modos normales internos de Saturno.

¡Es sorprendente que Saturno sea tan poco homogéneo que su rotación pueda hacer que sus propios anillos se muevan! Oh, espera, ¿son los modos vibratorios, no una falta de homogeneidad estática?
@uhoh El carácter de las ondas vistas en los anillos indica que los contrastes de densidad se deben a los aumentos y disminuciones de densidad local de las oscilaciones de modo normal en Saturno. ¡Son el mismo tipo de oscilaciones que nos permiten hacer heliosismología, la técnica responsable de la mayor parte de nuestro conocimiento sobre la estructura interior del sol!