Órbita polar terrestre a órbita polar lunar

Suponga que desea lograr una órbita polar alrededor de la Luna, comenzando desde LEO. ¿Sería mejor partir de una órbita polar alrededor de la Tierra? "Mejor" significa usar menos combustible, tener ventanas de lanzamiento más frecuentes, etc.

No hay ventanas de lanzamiento cuando se va a la luna como lo serían para Marte. Al estar en una órbita alrededor de la Tierra, algunos tiempos de lanzamiento pueden ser un poco más convenientes que otros, pero eso es todo.
En una órbita ecuatorial, su ventana de transferencia óptima ocurre una vez por órbita. Una órbita polar tendrá que esperar a que la luna se alinee con su propia órbita, por lo que las ventanas de transferencia solo ocurrirán dos veces al mes.
El ahorro de combustible será un equilibrio de la cantidad de combustible que usa ajustando la inclinación orbital una vez que llega a la luna contra la cantidad de combustible que ahorra al lanzar con el giro de la Tierra en lugar de perpendicular a ella.
@vincentb, ¿podría dar más detalles sobre eso? No estoy seguro de entender.

Respuestas (1)

Si ya está en órbita terrestre baja, las ganancias de combustible son insignificantes cuando comienza desde una órbita polar. Sin embargo, las posibles ventanas de transferencia se reducen considerablemente, a dos por mes (una órbita lunar), en comparación con cada 90 minutos. (una órbita de nave espacial)

Eficiencia de combustible

Transferir

Uno podría suponer que aquí es donde se podría obtener una gran ganancia al comenzar en una órbita polar. Pero eso no tiene un impacto tan grande como cabría esperar.

Debido a que LEO y la órbita de la Luna están muy separadas, < 2000 km y 385 000 km respectivamente, un pequeño cambio en la inclinación de la órbita inicial se traducirá en un gran cambio en la Luna. Esto significa que no es necesario estar en una órbita polar alrededor de la Tierra para llegar a la Luna en una órbita polar.

No voy a hacer cálculos al respecto, pero apostaría a que la diferencia en el delta-v requerido cuando comienzas en una órbita polar o en una órbita que está en el mismo plano que la Luna es menos del 1%. (La Luna orbita con una inclinación de 5,15°)

Lanzamiento

Si bien esto no era parte de la pregunta, creo que es importante mencionarlo. El lanzamiento a una órbita polar requiere considerablemente más combustible que una órbita ecuatorial. Esto se debe a que cuando te lanzas a una órbita ecuatorial, lo haces en la misma dirección que la rotación de la Tierra, lo que efectivamente aumenta tu velocidad.

Cuando te lanzas a una órbita polar no obtienes este beneficio, sino todo lo contrario. Ya estás girando con la Tierra, por lo que debes cancelar esta velocidad para entrar en una órbita polar.

Transferir ventanas

Para transferir a la luna, debe programar su transferencia en el momento adecuado. Un poco demasiado temprano en tu órbita y llegarás detrás de la Luna, un poco demasiado tarde y estarás demasiado adelante.

inyección translunar https://en.wikipedia.org/wiki/Trans-lunar_injection

En una órbita que está en el mismo plano que la Luna, la ventana de transferencia óptima ocurriría una vez por órbita de la nave espacial.

En una órbita polar, no puede elegir lanzar detrás o delante de la Luna comenzando la transferencia más temprano o más tarde en su órbita, porque su plano orbital es perpendicular a la Luna. Esto significa que las ventanas de transferencia solo ocurrirían dos veces al mes. Una vez en el "ascendente" de su órbita y una vez en el "descendente".

+1¡Creo que esta es una gran respuesta! Siendo una persona no iluminada por KSP, encontré su explicación e imagen particularmente útiles para imaginar la situación en un ¡Ajá! de alguna manera, gracias.
Creo que vale la pena mencionar que el lanzamiento a una órbita polar requiere considerablemente más combustible que una órbita ecuatorial solo si tiene libre elección de sitios de lanzamiento y lanzamiento desde el ecuador. Es prohibitivamente costoso ingresar a una órbita ecuatorial desde un sitio de lanzamiento de mayor latitud, por lo que los cohetes lanzados desde, digamos, Rusia están atrapados en órbitas "polares". Esta es la razón por la que se podría usar una transferencia polar de todos modos.