La viabilidad de un satélite en órbita a una hora fija

Estaba hablando con algunos amigos míos, uno de los cuales era ingeniero aeroespacial. Postuló la inviabilidad de un hipotético "Satélite de Margaritaville" que orbitara la Tierra de tal manera que dondequiera que estuviera arriba, eran las seis en punto (la idea es que el Satélite de Margaritaville está en Happy Hour 24/7), coincidiendo con la Tierra. rotación exactamente.

Sin embargo, hubo desacuerdo sobre si el satélite podría o no ponerse en una órbita de este tipo, ya que si estuviera girando a la velocidad exacta de la Tierra, simplemente estaría "cayendo" directamente hacia la Tierra.

¿Es posible sincronizar la órbita de un satélite con la hora del día de la Tierra sin algún tipo de propulsión para mantenerlo en el aire?

@Pearsonartphoto: ¿Qué significa aquí "rotar a la velocidad exacta de la Tierra"? Los satélites hacen esto todo el tiempo; eso es lo que es una órbita geoestacionaria . Una órbita de "tiempo fijo" tendría que orbitar a la velocidad angular del Sol , como se ve desde la Tierra (o de manera equivalente, la velocidad angular de la Tierra en su órbita alrededor del Sol), lo que podría lograrse a una altitud de aproximadamente 2,1x10 ^ 6 kilómetros.
Es más o menos equivalente a un chorro que se mueve hacia el este a la velocidad de rotación de la Tierra. Esencialmente, ese chorro permanecería a la misma hora solar local hasta que aterrizara. El vector hacia el este en este caso sigue siendo el mismo, con el componente norte/sur que le permite orbitar correctamente.
@Pearsonartphoto: Esa es la velocidad del chorro en relación con el suelo : hacia el oeste a la velocidad de la Tierra y ligeramente hacia el este a la velocidad del sol a través del cielo. Para un satélite en órbita, solo este último está involucrado.
Demasiado cansado hoy para responder algo sensato... Buena captura de mi mezcla este/oeste... Pero aún sostengo que el vector del satélite sería tal que el producto cruzado del chorro que se mueve hacia el oeste y el vector norte es igual a la velocidad orbital. Esencialmente, a medida que el satélite se mueve por el suelo, el tiempo en tierra cambia en relación con la velocidad del satélite.
@Pearsonartphoto: Sí, visto desde la Tierra, el satélite y el avión lograrían el mismo efecto deseado de aparecer estacionarios con respecto al Sol. Pero la velocidad orbital del satélite no se mide en relación con un punto en la superficie giratoria de la Tierra.

Respuestas (3)

Definitivamente hay satélites que logran esto. El tipo de órbita se llama " Sol síncrona ". Es imposible que siempre sean las 6:00 p. m., pero siempre pueden ser las 6:00 p. m. o las 6:00 a. m. El truco es que es una órbita polar ligeramente retrógrada, lo que permite lograr esta hazaña.

Es muy común que los satélites de observación de la Tierra (y para el caso, la observación de Marte, la Luna, Venus y Mercurio) sigan este tipo de órbita, debido a que la iluminación permanece constante para todas las fotos.

Pero no del todo simultáneo, el LEO más rápido (más bajo) es de aproximadamente 80 minutos, por lo que tomaría media hora de norte a sur. Por supuesto que después de un par de Margaritas no te importaría
@Martin: En realidad, es, al menos, dado el tiempo medio solar. El truco es que la órbita cambia más de media hora para tu movimiento de media hora en el suelo. Es un poco extraño, pero funciona.
si, habia pensado que como en todo el meridiano tenia la misma instantaneidad la hora del sol local no funcionaba. Pero, por supuesto, el 'lugar' debajo del satélite también cambia de este a oeste. Fue un efecto relativista líquido (es decir, ¡demasiado tarde + café insuficiente!)
Tenga en cuenta que si esto funciona depende de qué "tiempo" se busca. Si es la hora solar media, entonces la solución descrita aquí funciona (e inclinar un poco la órbita para compensar el movimiento del sol durante un paso orbital es muy inteligente). No estoy seguro acerca del tiempo solar aparente. Para que eso funcione, el plano de la órbita del satélite necesitaría una precesión (alrededor de un eje perpendicular al plano de la eclíptica) a un ritmo variable a lo largo del año. Tal vez haya una manera de lograr el mismo efecto con una órbita excéntrica que preceda alrededor de un eje perpendicular al plano de esa órbita.
Si es la hora del reloj, es imposible, por supuesto, ya que solo son las 6:00 por un instante en cada zona horaria.

De acuerdo con la respuesta de Ted Bunn, que es posible mantener un satélite sobre un punto de tiempo fijo en la tierra usando los puntos de Lagrange. Uno de esos puntos L está en el lado opuesto del sol, lo que no ayuda mucho. Hay dos problemas con los otros cuatro. Una es que hay exactamente cuatro soluciones, que corresponden exactamente a 4 horas locales en la Tierra: mediodía; medianoche; APROXIMADAMENTE a las 7 am; y APROXIMADAMENTE A LAS 5PM. El otro problema es que todos esos puntos L están lejos, MUY lejos de LEO o de la órbita geosíncrona.

Otra posibilidad, que requeriría muy poco combustible para el mantenimiento de la estación, sería enviar el satélite exactamente en la misma órbita alrededor del Sol que la Tierra. Por lo tanto, a un observador terrestre le parecería como si el satélite estuviera siempre por encima del punto de división entre el día y la noche (6:00 a. Sol).

El satélite tendría que estar mucho, mucho más lejos que la órbita geosincrónica para poder luchar contra la atracción constante de la Tierra. Podría ser posible colocarlo lo suficientemente lejos y lo suficientemente cerca dentro de la órbita lunar, para obtener suficiente atracción lunar periódica para ayudar en el mantenimiento de la posición.

Por lo tanto, han surgido seis soluciones, para el mantenimiento de la estación durante un tiempo terrestre local fijo con poco o ningún consumo de combustible para el mantenimiento de la estación: ~7:00 am; 6:00 am; mediodía; ~17:00; 18:00; y medianoche Afortunadamente, una de esas soluciones coincide con el "tiempo de Margaritaville".

Hay otra posibilidad, además de la órbita heliosíncrona mencionada por @Pearsonartphoto. Si desea que su satélite mantenga una posición constante en relación con la Tierra y el Sol, puede colocarlo en uno de los puntos de Lagrange Tierra-Sol . Siempre es mediodía en L1 y siempre medianoche en L2. L4 siempre está directamente sobre un punto de la Tierra correspondiente a una hora de la mañana, y L5 siempre está directamente sobre un punto correspondiente a una hora de la tarde, aunque en estos últimos casos los puntos están tan alejados que resulta un poco divertido identificar esas horas terrestres del día con las horas a bordo del satélite.

La viabilidad de un satélite en órbita a una hora fija
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