Giro óptimo de la órbita ecuatorial a la polar

Sí, lo sé, "lanzamiento a la órbita objetivo". Pero supongamos que necesitamos realizar la maniobra.

Un satélite en órbita ecuatorial LEO necesitaría cantidades excesivas de delta-V para entrar en órbita polar. La cantidad necesaria en una órbita muy alta, por otro lado, es muy baja. Pasar de la órbita baja a la alta es costoso, por lo que la respuesta probablemente se encuentre en algún punto intermedio. Entonces, ¿cuál sería la maniobra óptima de girar LEO 90 grados?

Creo que es posible que desee realizar una maniobra de límite de estabilidad débil.
La respuesta breve para las órbitas circulares es que hasta aproximadamente 40 ° de cambio de inclinación es mejor realizarlo directamente, pero por encima de eso es mejor elevar su apoapsis y cambiar la inclinación allí y por encima de un cambio de inclinación requerido de 60 ° sería teórico ser más eficiente para elevar su apoapsis hasta el infinito. Tendré que buscar mi derivación para escribir una respuesta completa.
Fuera de tema, pero no pude resistirme a mencionarlo: el programa Dyna-soar ( en.wikipedia.org/wiki/Boeing_X-20_Dyna-Soar ) afirmaba tener la capacidad de cambiar la inclinación al descender a la atmósfera superior. Esto fue para cambios menores necesarios para obtener fotografías repetidas de una región, pero en teoría podría usarse para cambios de órbita más drásticos con un vehículo lo suficientemente robusto...
@Andy: Ese es un giro muy interesante en el concepto. En lugar de aerofrenado, cambie temporalmente de un satélite a un avión.

Respuestas (1)

Echemos un vistazo a esto. El uso de combustible, de Wikipedia , es

Δ v i = 2 pecado ( Δ i 2 ) 1 mi 2 porque ( w + F ) norte a ( 1 + mi porque ( F ) )

Suponiendo una órbita 0 e para empezar, esto básicamente se convierte en s q r t ( 2 ) v , donde v es la velocidad orbital. Por lo tanto, para una velocidad LEO de alrededor de 7,8 km/s, ¡eso suma bastante combustible!

Creo que la mejor estrategia sería hacer una órbita casi elíptica de escape, configurada para que el A norte o D norte está en el pico de esa órbita elíptica. Cuando llegue al apoasis, su velocidad será muy pequeña, puede hacer fácilmente el interruptor de inclinación allí para un delta v mínimo. Luego, cuando regrese, se dará la excentricidad correcta. Esto costará una cantidad significativa de combustible aún, pero aún razonable. La velocidad de escape es aproximadamente s q r t ( 2 ) 1 , por lo que duplicar eso le dará un movimiento de combustible efectivo de algo menos que su velocidad orbital. El truco consiste en hacer que la inclinación cambie cuando la órbita casi no se mueve, y eso funciona mejor en alturas orbitales extremas en órbitas muy elípticas.

Por supuesto, estoy bastante seguro de que podrías hacer lo mismo con un sobrevuelo lunar muy inteligente, mucho más rápido. El delta v para hacer un sobrevuelo lunar desde LEO es de aproximadamente 4,1 km/s, en cada sentido.

Sí, probablemente siguiendo el comentario de Fibonatic, en algún lugar entre 40 y 60 grados de giro se encuentra la solución de sobrevuelo lunar, simplemente entrando en una órbita lunar que te expulsa a la órbita polar de la Tierra. Especialmente que con una órbita elíptica con periapsis bajo, puede usar aerofrenado para bajar su apoapsis a la altitud deseada, luego simplemente quemar en el nuevo apoapsis para circularizar, un costo relativamente menor.