¿Los cohetes que se dirigen a la ISS obtienen beneficios delta V de la rotación de la Tierra?

Un cohete en la plataforma de lanzamiento se mueve hacia el este con el resto de la tierra mientras gira sobre su eje polar.

Esto significa que, en el momento del lanzamiento, el cohete ya tiene un componente considerable de velocidad hacia el este: ~460 m/s.

Ese valor es:

2 π × 6 , 378 , 000  metro 24 × 60 × 60  s

donde el número grande es el radio de la Tierra en metros y el denominador es un día en segundos.

Eso es aproximadamente el 5% del delta-V que un cohete típico tiene que ganar para alcanzar la órbita terrestre baja (LEO). Esto es útil si puede lanzar directamente hacia el este.

Pero si te diriges a la ISS en su inclinación orbital de 51,6 grados, ¿no sueles rodar hacia la inclinación del objetivo inmediatamente después del lanzamiento para evitar una costosa transferencia orbital?

¿Significa esto que no obtiene el beneficio completo del delta V libre de la Tierra durante el lanzamiento?

Espero que no te importe, agregué algo de MathJax a tu expresión. Técnicamente deberíamos dividir por el día sideral de 23h 56m 4 s = 86164 s en lugar de un día solar, porque ese es el período de rotación real de la Tierra. Se trata de una diferencia del 0,3%.

Respuestas (1)

Para disfrutar de la mayor ventaja de la rotación de la Tierra, necesita dos cosas:

  1. Lance desde lo más cerca posible del ecuador.
  2. Lanzamiento tan cerca del este como sea posible.

La primera parte es bastante simple. La velocidad de rotación es proporcional a porque ⁡ ( yo a t i t tu d mi ) , por lo que el Centro Espacial de Guayana obtiene más del 99 % del efecto, el Centro Espacial Kennedy alrededor del 88 % y el Cosmódromo de Baikonur alrededor del 70 %*.

Has hecho una observación sobre la segunda parte. Lanzar a una órbita inclinada desde el ecuador no le brinda la ventaja completa de la rotación de la Tierra, ya que ya no está lanzando directamente hacia el este. Lanzando desde el ecuador, habría otro factor de escala de porque ⁡ ( i norte C yo i norte a t i o norte ) .

Entonces, ¿qué sucede cuando intentas lanzarte directamente hacia el este desde alguna latitud que no sea el ecuador?
¡Te metes en una órbita inclinada! En el instante de la órbita directamente sobre el sitio de lanzamiento, el satélite no se mueve ni al norte ni al sur, debe estar en el punto más alejado del plano ecuatorial.
Inclinación de la órbita = Latitud de lanzamiento , cuando se lanza directamente hacia el este, obteniendo la mayor ventaja posible de la rotación de la Tierra.

Por lo tanto, cada sitio de lanzamiento tiene su propia inclinación óptima, que coincide con su latitud, donde pueden llegar al espacio con el menor delta-v posible. Apuntar a una inclinación diferente costará un poco de delta-v adicional debido a que no pueden lanzarse directamente hacia el este.

La inclinación de la ISS se eligió para que fuera fácil de alcanzar desde Baikonur. Los cosmódromos en otras latitudes tendrían que pagar un costo adicional de delta-v para alcanzarlo, como ha señalado.

órbita de la ISS

*O en la práctica, el 62 % debido a tener que evitar que las etapas de cohetes gastados aterricen sobre China.

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