Inclinación satelital, escaneo 3D de la superficie terrestre

¿Se ha hecho algún intento de cambiar el "plano" de la órbita (no la altitud) de un satélite, a lo largo del diámetro de la tierra, continuamente en pequeños pasos, de polo a polo para un satélite con inclinación cero, y de este a oeste para un satélite con 90 grados de inclinación?. ¿Nos ayudará esto a dar un escaneo 3D de la superficie terrestre?

Como un "complemento", ¿podemos girar el plano alrededor de un eje, que en sí mismo puede girar alrededor del eje de la tierra?
¿Por qué querrías moverte de este a oeste con una inclinación de 90° cuando puedes dejar que la Tierra gire debajo de ti?
@Edlothiad, tienes razón. No se requiere el movimiento EW, bastaría con tener un satélite "estacionario", pero al revés ayudará a capturar datos que podrían permanecer ocultos a la vista en la rotación EW. Gracias por señalar eso. Pero nuestro satélite necesitaría moverse de polo a polo para capturar detalles de esa línea de visión.
@Niranjan Un satélite podría cubrir fácilmente el 90-95& del área de la superficie, las partes que faltan son menos interesantes o pueden cubrirse por medios alternativos. Es preferible mantener un satélite simple a hacerlo multifuncional. Los satélites con características adicionales son difíciles de diseñar, lanzar y administrar.

Respuestas (3)

Creo que su comentario sobre esta respuesta me ha llevado a comprender lo que realmente está preguntando.

Lo que digo es que, suponiendo que la inclinación sea CERO (Plano de la órbita paralelo al plano ecuatorial), todo el plano sigue desplazándose de polo a polo, paralelo al plano ecuatorial.

Quieres mover la órbita así:

ingrese la descripción de la imagen aquí

Si esa es la interpretación correcta, no, no puedes hacer eso.

El centro de masa de la Tierra debe estar en el plano de la órbita.

Dado que la Tierra es casi esférica, las atracciones gravitatorias de cada parte de ella se suman a una atracción hacia el centro de la Tierra. Incluso si un objeto comenzara en uno de esos círculos por encima o por debajo del plano ecuatorial, la gravedad de la Tierra lo aceleraría en un plano que intersecta la posición de la nave espacial y el centro de la Tierra. Ese sería el plano orbital, y todos los planos orbitales alrededor de cuerpos esféricos pasan por el centro del cuerpo.

Citado de esta respuesta .

PERFECTA INTERPRETACIÓN. Dos preguntas: 1 ¿Por qué necesitamos tener el centroide en el plano de la órbita? ¿Por la fuerza gravitacional? Suponiendo que el nuevo plano orbital se curva alrededor de la superficie terrestre, el satélite estará sujeto a la misma atracción gravitatoria. y Pregunta no. 2: Cómo "crear un boceto (como lo ha hecho) y publicarlo como parte de la pregunta / respuesta. Si hubiera sabido esto, habría publicado casi el mismo boceto como parte de mi pregunta, que habría sido, entonces, muy simple de entender.Gracias.
2) Tiene razón, una imagen realmente puede ayudar en casos como este. Usé la aplicación "Impress" en Libreoffice, una suite ofimática gratuita libreoffice.org Es básicamente un clon de Powerpoint. Lamentablemente, tuve que usar Powerpoint mucho en mi trabajo, por lo que fue fácil para mí generarlo rápidamente. Agregue la imagen a su pregunta haciendo clic en el pequeño icono de una montaña. Estoy buscando una buena explicación de 1). Creo que hay uno aquí en el sitio, pero tengo problemas para encontrarlo.
1) Citando a @uhoh de su respuesta aquí: space.stackexchange.com/a/39206/6944 Dado que la Tierra está muy cerca de ser esférica, las atracciones gravitatorias de cada parte se suman a una atracción hacia el centro de la Tierra. Incluso si un objeto comenzara en uno de esos círculos por encima o por debajo del plano ecuatorial, la gravedad de la Tierra lo aceleraría en un plano que intersecta la posición de la nave espacial y el centro de la Tierra. Ese sería el plano orbital, y todos los planos orbitales alrededor de cuerpos esféricos pasan por el centro del cuerpo. Agregaré esto a mi respuesta.
También le sugiero que lea este artículo detenidamente: earthobservatory.nasa.gov/features/OrbitsCatalog
@Niranjan: Y la respuesta a su primera pregunta es "Porque así es como funciona la gravedad".
@jamesqf, puede ser que necesite estudiar las cosas del "centroide". Lo que asumo es que la fuerza gravitacional sobre un objeto será la misma, siempre que mantengamos su altitud, independientemente de si su plano de órbita incluye el centroide o no. Por eso quería hacer un boceto y explicar mi punto de vista. De todos modos, déjame intentar aprender a hacer un boceto, espero volver sobre esto en breve. Gracias.
@Niranjan mientras que la magnitud de la fuerza gravitacional será la misma mientras mantenga la altitud, la dirección variará. "si su plano de órbita incluye el baricentro o no". es una expresión sin sentido porque no existe un plano de órbita que no incluya el centroide; en la ilustración de esta respuesta, el círculo superior no es una órbita (lo que sucedería "pasivamente" dado solo el impulso y la gravedad) es una trayectoria que puede mantenerse sólo con un empuje continuo que contrarresta la parte del vector de gravedad que está hacia el plano ecuatorial.
@Niranjan: De la manera más simple posible, creo que puede estar pensando en la gravedad como un escalar, cuando en realidad es un vector. Si piensas en el viejo modelo de lámina de goma de Einstein de la gravedad, un camino alrededor del centroide es plano, otros caminos van "cuesta arriba" y, por lo tanto, requieren energía.
@Petereris, su comentario de que "el círculo superior en la ilustración no es una órbita, sino una trayectoria, que debe "mantenerse" gastando energía tiene sentido. ¿Podemos decir, por lo tanto, que una trayectoria en el plano que pasa por el ¿El centro de la tierra solo puede llamarse "órbita"? Si es así, lo que estoy buscando requeriría que el plano orbital se girara alrededor del eje de la tierra, así como alrededor de un eje que es perpendicular al eje de la tierra. ¿Sería correcto suponer que estas rotaciones serían similares a las correcciones a mitad de camino: un pequeño empujón y seguirá girando?

Los cambios de inclinación son muy costosos en términos de delta V/combustible. Para hacer un cambio de plano de 90 grados, está empujando contra su velocidad actual de ~7 kilómetros por segundo para llevarla a cero y también agregando empuje para obtener una velocidad de ~7 kilómetros por segundo en el nuevo plano orbital. Esto es más de lo que se necesitó para entrar en órbita en primer lugar, y requeriría un cohete verdaderamente sustancial.

Da la casualidad de que no necesita hacer esto, un lanzamiento a una órbita polar de alta inclinación del período correcto (altura) puede observar toda la superficie de la tierra a lo largo del tiempo, con varias misiones construyendo modelos de la tierra con solo el empuje necesario para evitar cambios de inclinación no deseados .

@GremlinWrangler. Estimado Gremlin, creo que hay cierta confusión en la interpretación de mi pregunta, en la primera parte de su respuesta. NO PRETENDO CAMBIAR LA INCLINACIÓN. Lo que digo es que, suponiendo que la inclinación sea CERO (Plano de la órbita paralelo al plano ecuatorial), todo el plano sigue desplazándose de polo a polo, paralelo al plano ecuatorial. Podemos ignorar las correcciones de altitud requeridas, si las hubiere. De manera similar, un avión con una inclinación de 90 grados se mueve de este a oeste o de oeste a este. Ambos movimientos nos darían un perfil 3D más realista de la superficie terrestre.
Pensando más, creo que necesito aclarar que entiendo que la inclinación es el ángulo entre el plano ecuatorial de la tierra y el plano orbital del satélite. En caso de que el "cambio" del plano orbital, paralelo al plano ecuatorial, también signifique cambiar la inclinación, entonces su punto sobre el consumo de combustible es igualmente válido y correcto. Creyendo que cambiar la inclinación es como "correcciones a mitad de camino" (que es solo un pequeño empujón en la cantidad y dirección requeridas, compensado a su vez para reducir los sobreimpulsos, etc.) Pensé que no necesita mucho combustible Por favor comente.

Aunque es un poco desconcertante, el GIF a continuación y la respuesta de la que proviene muestran que incluso la órbita fija eventualmente pasará sobre todos los lugares de un cuerpo que gira debajo de él que se encuentran en cualquier latitud más pequeña que la inclinación.

Dicho esto, debe elegir una altitud que los distribuya uniformemente para que no tenga que esperar mucho tiempo.

Dicho esto, si necesitaba estar casi directamente sobre cada punto para, por ejemplo, obtener imágenes de arriba hacia abajo y no estaba bien cubrir una franja de cientos de kilómetros de ancho mirando algunas áreas desde, digamos, 10 o 20 grados de distancia desde la parte superior. -hacia abajo por alguna razón, y tenía mucha prisa, hay ventajas geométricas bajo esas restricciones para hacer primero una órbita de baja inclinación que cubriría latitudes bajas de manera más efectiva en un corto período de tiempo y luego cambiar una vez a una órbita casi polar para cubrir las latitudes más altas más rápidamente.

Como señala la respuesta de @GremlinWrangler , este es un cambio de órbita muy exigente y requeriría que su satélite sea más un tanque de combustible volador que un satélite de observación de la Tierra, pero si tuviera que escanear el planeta de entrada, viendo casi exactamente de arriba hacia abajo en cada punto, lo más rápido posible, entonces podrías construir un tanque de combustible volador y hacerlo.

Sin embargo, podría considerar simplemente ir a una altitud más alta si es posible. Por ejemplo, desde una órbita polar de 1000 km de altura, cada franja de 100 km de ancho estaría dentro de +/- 3 grados de la vertical, y cada órbita cruzaría el ecuador dos veces. En 15 días habrías visto todos los lugares de la Tierra y los habrías visto a +/- 3 grados de la ciudad superior.

Si no le importa mirar a 10 o 20 grados, ¡entonces una órbita más baja haría lo que necesita aún más rápido!

Vea también las respuestas a

y de esta respuesta a ¿Cómo determino el período de seguimiento en tierra de un satélite LEO?

GIF de la trayectoria terrestre de la ISS en función de la altitud

De ambas respuestas, entiendo que el tipo de cambios en el plano orbital que estoy viendo es un proceso de "consumo de combustible" que se puede evitar, porque para fines prácticos, y dada la resolución de las cámaras disponibles a la fecha, el perfil de la superficie en los detalles necesarios están disponibles, por lo que este tipo de maniobras no son necesarias. También puedo ver que ha sido lo suficientemente sincero al responder a mi pregunta, lo cual es muy bienvenido. Sin embargo, la última declaración indica que estás innecesariamente herido y eres sarcástico. Lo siento por eso.
@Niranjan No entiendo tu comentario. ¡No lo soy, y no veo nada en mi publicación que parezca menos que 100% alegre y positivo! Si es así, ¿puedes ayudar citando la oración o frase específica a la que te refieres? ¡Gracias!
Hola, uhoh, como dije, la última declaración... específicamente "haz lo que necesites" es la frase exacta que me hizo pensar que te frustraste con mi pregunta y te dolió. ¡Puede ser porque esa es una reacción típica de los indios, cuando nos frustramos y renunciamos a toda esperanza de cambiar las cosas! De todos modos, me alegro de que no te hayas hecho daño, ni sarcástico. Aunque tengo un título en ingeniería mecánica, estoy más interesado en la ingeniería de aplicaciones y, por lo tanto, me faltan palabras y conocimientos específicos en astrofísica. De ahí tales preguntas. Pero estoy feliz de que mis dudas sean respondidas en dichos foros. Gracias.
@Niranjan Oh, no estoy al tanto de esa frase. Para mí "... ¡una órbita más baja haría lo que necesitas aún más rápido!" solo significa que una órbita más baja proporcionaría lo que se requiere, en un período de tiempo más corto.
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