¿Pondrá la NASA a los astronautas en una órbita lunar polar? ¿Si es así, cómo?

¿Pondrá la NASA a los astronautas en una órbita lunar polar?

Sí, pero es un poco complicado.

¿Si es así, cómo?

El plan actual no es para un lanzamiento tipo Apolo desde la órbita terrestre a la órbita lunar, que culmine con un descenso de aterrizaje desde esa órbita.

En cambio, el plan es lanzar una tripulación desde la Tierra en el Sistema de Lanzamiento Espacial a Lunar Gateway, una especie de mini-estación espacial, que estará en una " órbita de halo casi rectilínea ".

De acuerdo con este plan, un "sistema de aterrizaje" ya estará acoplado en el Gateway. El sistema de aterrizaje será tripartito: "un vehículo de transferencia para mover el módulo de aterrizaje desde Gateway a la órbita lunar baja, una etapa de descenso para ir a la superficie y una etapa de ascenso para regresar directamente a Gateway".

Dado que se planea que el aterrizaje sea en el polo sur, esa órbita será necesariamente polar, pero se transferirá allí desde la órbita del halo del Gateway, no desde la Tierra.

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Escribo esta respuesta en gran medida para tratar de aclarar conceptos erróneos aparentes sobre lo que está planeado, en la pregunta en sí y en la otra respuesta, no porque tenga un conocimiento detallado de las órbitas involucradas.

En términos de la pregunta "¿existe una trayectoria de retorno libre ligeramente modificada ..." No lo sé (sé que es una forma extraña de comenzar una respuesta, pero tengan paciencia conmigo). Llegar a la órbita polar lunar no es más fácil comenzando en la órbita polar terrestre, eso es una exageración.

Básicamente necesitas volar sobre los polos de la luna. Dado el tamaño y la distancia de la luna, esto significa que se puede lograr con una órbita terrestre de inclinación relativamente baja, algo probablemente menos de unos pocos grados de inclinación con respecto a la órbita de la luna, probablemente más baja. Se trata de ángulos: el tamaño angular de la luna es pequeño y la distancia es grande, por lo que si te inclinas un poco, entonces, a lo largo de la distancia a la luna, tu órbita pasará por encima de los polos.

Realizar un cambio de plano en órbita es prohibitivamente costoso sin importar qué cuerpo esté orbitando. Cambiar solo unos pocos grados en la órbita terrestre baja requeriría varios cientos de m/s de delta v. Cambiar de ecuatorial a polar en una órbita lunar sería una locura (no puedo encontrar un buen número, pero aquí hay una ecuación Probablemente encontrará que la gran mayoría del presupuesto delta-v de una misión sería absorbido por el cambio de avión.

La NASA ha estudiado extensamente tales órbitas, ya que los satélites de mapeo están mejor ubicados en tales órbitas para obtener la mayor cobertura de superficie posible. Aquí hay un estudio de trayectoria de la NASA de esto mismo: transferencias de baja energía.

Si existe o no una trayectoria polar de retorno libre es una pregunta interesante. Sospecho firmemente que no, pero estoy feliz de estar equivocado aquí. El retorno libre en el sentido de regresar a la superficie sin gastar combustible requeriría una pequeña asistencia gravitatoria de la Luna, lo que no es posible en una órbita puramente polar. Tal vez sea posible una órbita ligeramente menos que polar, donde puede ocurrir un pequeño cambio de velocidad en el plano, así que no me citen sobre la imposibilidad de tal órbita todavía.