¿Existen transferencias de Hohmann "parciales"?

Sí, esto es absolutamente una cosa. De hecho, Delta-V se puede compensar de forma continua por el tiempo total de vuelo (es decir, utiliza más dV, pero reduce los tiempos de transferencia, en relación con una transferencia Hohmann). Además, es bastante directamente análogo a una transferencia de Hohmann.

No conozco un nombre para esto, pero la versión muy simplificada de esta transferencia 'Hohmann parcial' es la siguiente:

Un impulso que empuja una nave en la dirección en la que viaja eleva el otro lado de la órbita. Una transferencia de Hohmann hace que este nuevo punto elevado solo corte la órbita del cuerpo que está tratando de alcanzar (y luego hay otra quemadura para igualar la velocidad en esa intersección). Sin embargo, si quemas más, todavía habrá una intersección y una más cercana. Se necesitan más dV tanto para la maniobra inicial como para la igualación de velocidad.

De hecho, hay literatura para discutir esto, pero la mayoría no suele ser relevante, por varias razones:

• Si vas lejos, las asistencias de gravedad se convierten en la compensación más importante entre tiempo y dV.

• dV es muy costoso y (para misiones no tripuladas) el tiempo de espera es relativamente económico. Sin embargo, las misiones tripuladas a Marte son una excepción, donde esta compensación se discute directamente (aunque menos sobre la mecánica orbital y más sobre el costo frente a la ética de irradiar astronautas).

Las transferencias bielípticas también son un buen ejemplo. En algunos casos usan menos dV, pero tardan más. Sin embargo, esto no es un continuo.

Vale la pena señalar que todo esto solo se aplica realmente al tiempo de viaje, si es libre de elegir cuándo partir. No "Si salgo ahora, ¿qué tan rápido puedo llegar allí?". Las ventanas de inicio son diferentes, pero aún se aplican.

Todavía hay una compensación que se puede hacer en vuelo, pero esto no es realmente análogo a una transferencia Hohmann e implica una combustión radial altamente ineficiente. Es probable que no se discuta mucho sobre esto, ya que es muy ineficiente, y esperar un lanzamiento es básicamente gratis.

Buena suerte con el libro, avísame si quieres que elabore algo más.

La respuesta de ANone aborda cómo el delta-V y el tiempo de viaje se compensan entre sí, y qué considerar al diseñar una misión.

La otra parte de la pregunta:

¿Existe alguna herramienta de código abierto o en línea gratuita para calcular y simular dichas transferencias?

¡Sí! Se llaman solucionadores de Lambert. Trazan un gráfico tridimensional de delta-V versus el tiempo de viaje y la fecha de salida en función de los planetas de inicio y finalización. Puede encontrar el delta-V para cualquier tiempo de viaje que desee, pero ¡cuidado! Algunas fechas de salida pueden conducir a un terrible delta-V para un tiempo de viaje determinado. No conozco específicamente buenos solucionadores para usar con nuestro sistema solar, pero aquí hay un par para Kerbal Space Program que se puede modificar para usar con el sistema solar real y los planetas (más uno que encontré en una búsqueda rápida en Internet).

Calculadora de transferencia : toda la interfaz gráfica de usuario y un poco desordenada, pero tiene nuestras configuraciones del sistema solar.

Inicie Window Planner : para KSP, creo que la interfaz de usuario es mejor y más simple. Estoy seguro de que existe una versión para nuestro sistema solar.

KSPTOT : contiene todas las campanas y silbatos para diseñar misiones interplanetarias, incluido un solucionador Lambert. También es ideal para asistencias por gravedad y muchas horas desperdiciadas en recorridos planetarios. Cargue un archivo de configuración para el sistema solar real de planetas.

Vale la pena señalar que muchos solucionadores usan la aproximación cónica parcheada para resolver. Esto conduce a imprecisiones en la distancia de aproximación más cercana. Pero para propósitos de construcción de historias, estas herramientas probablemente sean lo suficientemente buenas.

Si alguien tiene otros solucionadores para agregar a la lista, ¡sugiérelos e intentaré incluirlos!