¿Es una quemadura de inserción orbital parte de cualquier lanzamiento desde la tierra?

Wikipedia define la "inserción orbital" como aceleración o desaceleración para permitir la entrada en una órbita estable.

Para responder a su pregunta, cuando una nave espacial se ha lanzado a una órbita terrestre baja y realiza otro encendido para alcanzar otra órbita, esto es, por definición, una inserción orbital.

La otra parte de su pregunta, "¿alguna nave espacial se quema una inserción orbital durante el despegue?" es una semántica incómoda. La mayoría de los lanzamientos colocan su carga útil en la órbita terrestre baja, por lo que el lanzamiento en sí es técnicamente una inserción orbital. Pero este no es el uso habitual del término.

El término se usa más típicamente para describir una quemadura con el propósito de entrar en órbita alrededor de un cuerpo celeste después de una transferencia, como la inserción lunar de Apolo o la transferencia de una órbita terrestre baja a una órbita geosincrónica.

Los satélites geoestacionarios generalmente se lanzan a una órbita de transferencia geoestacionaria https://en.wikipedia.org/wiki/Geostationary_transfer_orbit Esta órbita altamente elíptica tiene un apogeo que se extiende fuera de la órbita geoestacionaria y un perigeo en la órbita terrestre baja. La quema de lanzamiento inicial coloca al satélite en la órbita de transferencia y horas más tarde, en el apogeo, se requiere una segunda quema para circularizar la órbita de modo que se vuelva geoestacionaria.

Para poner una nave espacial en órbita, debe hacer dos cosas:

(1) Colóquelo lo suficientemente alto para evitar el exceso de fricción de la atmósfera y/o la superficie del cuerpo (p. ej., montañas).

(2) Haz que vaya lo suficientemente rápido en la dirección horizontal. Esto es "inserción".

Desde el principio, en la plataforma, el cohete suele ir directamente hacia arriba, trabajando puramente en (1). Pero luego, se derrumba y funciona en una combinación de (1) y (2). La quemadura final para lograr la órbita deseada es la quemadura de "inserción": puede ser pura (2). Las quemaduras pueden ser continuas desde el despegue hasta la inserción, por lo que no hay una distinción clara. O bien, puede haber una fase de inercia entre la(s) quema(s) anterior(es) y la quema de inserción final. Puede haber más de una inserción: puede insertarse en una órbita de transferencia antes de insertarse en la órbita final.

La siguiente es una versión muy simplificada de la mecánica orbital, pero creo que puede ayudar a responder la pregunta.

Hasta cierto punto, todas las órbitas (sin escape) alrededor de la Tierra son elipses, con el centro de la Tierra en uno de sus dos puntos focales. La única forma de cambiar la órbita de una de esas elipses a otra es encendiendo el motor del cohete. En particular, esto significa que cuando dejas de disparar, estás atrapado en una elipse que pasa por el punto en el que te encuentras actualmente.

Entonces, si desea llegar a una órbita útil, digamos una circular a x km sobre la superficie, entonces necesariamente el punto donde el cohete se disparó por última vez también debe estar en esa órbita y, por lo tanto, a x km de altitud (y tiene que moverse lo suficientemente rápido y en la dirección correcta en ese punto). Y, por supuesto, el cohete también debe dispararse en el momento del lanzamiento, para llevarte allí en primer lugar. Cualquier cosa en el medio es variable.

Si su órbita objetivo es bastante baja, encender continuamente el motor desde el lanzamiento hasta la órbita final (con un breve descanso para la separación de etapas) podría ser el camino a seguir, porque necesita cada segundo de tiempo de aceleración que pueda obtener. Si su órbita objetivo es algo alta, es posible que desee dividir la quema en una fase de lanzamiento inicial para colocarlo en una elipse con el punto más alto tocando su órbita objetivo (una órbita de transferencia, o suborbita, si la elipse toca la tierra ) y luego una segunda quema, una vez que llegue a ese punto, para llegar a la órbita real.

En este último caso, la quemadura final sería la quemadura de inserción orbital. En el caso de disparo continuo, las cosas están un poco confusas. El último disparo definitivamente contaría, pero el punto en el que el encendido de lanzamiento se convierte en un encendido de inserción orbital es un poco arbitrario y está sujeto a definición.

Su pregunta olvida toda una categoría de lanzamientos: lanzamientos interplanetarios. Esos tienden a (pero no siempre lo son) directamente, no tienen un componente orbital terrestre en absoluto.

Esto también fue planeado para algunos escenarios considerados para el programa Apolo (y posiblemente utilizados en otros lanzamientos lunares).

Así que no, no todos los lanzamientos desde la Tierra tienen una quemadura de inserción en la órbita terrestre.

Si es para alcanzar la órbita explícitamente, como se dijo, generalmente hay múltiples quemaduras. Esto es cierto implícitamente para la mayoría de los cohetes de etapas múltiples, ya que generalmente hay un pequeño retraso entre el agotamiento de una etapa y el disparo de la siguiente etapa. El momento de estos retrasos determina en parte la órbita inicial. Luego, se pueden usar múltiples quemaduras posteriores (según el vehículo) para alcanzar la órbita final o la trayectoria de eyección.