Inclinación óptima para una estación LEO a largo plazo que sirva como parada intermedia hacia y desde la Luna

Considere que queremos construir una estación LEO a largo plazo que sirva como una parada intermedia para vuelos a la Luna y de regreso (posiblemente con aerofreno). Repostaje, atraque, traslados de tripulación, etc. Varios vuelos al año, durante un par de décadas.

¿Cuál sería la inclinación orbital óptima para tal estación? Dado que la inclinación de la Luna no es constante. Y suponiendo que podamos seleccionar cualquier lugar de la Tierra para un sitio para almorzar.

Óptimo en costes medios de lanzamiento. Para que pudiéramos usar cohetes más pequeños, menos lanzamientos y gastar menos combustible.

¿Para qué estás optimizando?
@OrganicMarble Yo diría que el costo del almuerzo es medio. Suponiendo que realizamos varios vuelos al año. he actualizado la pregunta
Si solo va varias veces al año, puede programar su salida para que la Luna pase por la línea de intersección entre el plano orbital de su estación y su plano orbital a su llegada, y coloque el cambio de plano en los márgenes de su Quemadura de captura lunar.

Respuestas (2)

La latitud de su sitio de lanzamiento sería la inclinación óptima, ya que la inclinación relativa entre la órbita LEO y la órbita de la Luna importa muy poco para el costo delta-v.

Una órbita de transferencia lunar es muy larga y delgada, por lo que en el encuentro lunar, la velocidad de la nave espacial (< 200 m/s) es mucho menor que la velocidad de la Luna (> 1 km/s), lo que significa que su dirección relativa no es demasiado importante. El coste de captura de unos 140 m/s solo crece 20 m/s incluso con una diferencia de inclinación de 45 grados. Esto es mucho menos que las pérdidas con las que se trata para los lanzamientos orbitales.

Todas estas órbitas LEO brindan una ventana de lanzamiento quincenal para una transferencia lunar, que debería ser suficiente para su caso de uso.

A largo plazo, y debe ser en LEO?

Hay muchas cosas a considerar:

  • cualquier plano de la órbita LEO se desplazará debido a la forma de la Tierra, por lo que ninguna órbita permanecerá alineada con la inclinación de la Luna.
  • Es probable que desee una órbita de inclinación algo alta, de modo que su trayectoria normal hacia la Luna se arquee hacia el norte o el sur, evitando así lo peor de los cinturones de Van Allen.
  • Es probable que desee una latitud de sitio de lanzamiento baja, ya que un sitio más ecuatorial facilita el trabajo de alcanzar la órbita al utilizar mejor la rotación de la Tierra.
  • Desea una inclinación que esté al menos cerca de la latitud de su sitio de lanzamiento, para evitar pérdidas por cambio de plano al lanzar desde la superficie.

¡ Tenga en cuenta que todas estas cosas funcionan unas contra otras de alguna manera!

Si la optimización final es el costo de lanzamiento, entonces:
Calcule qué ángulo de transferencia le dará un paso lo suficientemente seguro a través de los cinturones de Van Allen. Ahora construya su centro de lanzamiento en esta misma latitud.
Esto le dará una ventana de lanzamiento de tierra a estación de paso una vez al día, o posiblemente un poco menos si la órbita LEO es lo suficientemente alta como para no presentar una pista de tierra adecuadamente cercana en cada paso más cercano sobre el sitio de lanzamiento.
Y le dará una ventana de transferencia (en su mayoría) óptima de la estación de paso a la Luna dos veces al mes.

Inclinación óptima para una estación LEO a largo plazo que sirva como parada intermedia hacia y desde la Luna
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