A las T+26:31 en la transmisión en vivo de la misión SpaceX ANASIS-II , el anfitrión menciona que la trayectoria de la misión exige un cambio de inclinación orbital que se realiza cuando la órbita de la segunda etapa y la carga útil cruzan el ecuador para minimizar el costo de energía de la maniobra. ( dice para maximizar la eficiencia de la maniobra, así que estoy parafraseando un poco )
¿Por qué es esto? ¿Por qué es más eficiente energéticamente cambiar la inclinación de la órbita al cruzar el ecuador?
¿Por qué es más eficiente energéticamente cambiar la inclinación de la órbita al cruzar el ecuador?
Específicamente, es más eficiente hacer un cambio de plano en uno de los dos "nodos" donde el plano orbital de origen se cruza con el plano de destino . ANASIS-II está destinado a órbita geoestacionaria, por lo que su plano de destino es el plano del ecuador.
Cualquier órbita alrededor de un solo cuerpo masivo se encuentra en un solo plano. Debe quedar claro que no puede ingresar a una órbita del plano ecuatorial en ningún punto, excepto en un punto directamente sobre el ecuador. Viniendo de cualquier órbita no ecuatorial, hay dos puntos en la órbita donde los planos se cruzan. Si intenta hacer una quemadura para ingresar a una órbita de destino particular desde cualquier otro lugar, simplemente empuje el punto de intersección un poco más alrededor de la órbita.
(Es muy fácil demostrar esto en Kerbal Space Program, ¡pero un poco difícil de expresar con palabras!)
Una gran ayuda para la intuición es recordar un principio sobre los cambios de órbita: si el motor está apagado, el orbitador siempre regresa al mismo punto una órbita más tarde .
Por lo tanto, para cualquier cambio de órbita, si solo desea realizar un encendido breve, debe ser en un punto que sea común tanto para la órbita actual como para la órbita de destino. Esto se aplica a cambios de inclinación, cambios de altitud y básicamente cualquier cambio de órbita. Si las órbitas no tienen un punto común, el cambio requiere dos quemados y una órbita intermedia, como la órbita de transferencia de Hohmann .
Al igual que los detalles de la respuesta de Russell, para una órbita objetivo geoestacionaria, esos puntos comunes siempre están por encima del ecuador. Por ejemplo, para la órbita polar del objetivo, los puntos estarían en otro lugar.
No es solo la forma más eficiente, es la única forma de lograr esta órbita objetivo en particular.
Como han señalado las otras respuestas, debe ocurrir un cambio de inclinación orbital en los llamados nodos ascendentes/descendentes, que son los dos puntos en la órbita en los que se cruzan los planos orbitales actual y objetivo. Cada vez que una nave espacial se mueve de una órbita a otra, las órbitas original y objetivo siempre comparten al menos un punto en común: es donde ocurrió la quemadura. Si desea pasar de una órbita inclinada a una órbita ecuatorial, la quemadura debe ocurrir en uno de los dos lugares donde los planos se cruzan, los cuales están por encima del ecuador. Si no realiza la quemadura donde las órbitas se cruzan, nunca saltará mágicamente la distancia entre las dos y nunca alcanzará la órbita objetivo.
El ajuste de la inclinación para alcanzar una órbita ecuatorial debe ocurrir cuando se está por encima del ecuador; no es solo la forma más eficiente de hacerlo, es la única forma de hacerlo. Puede aumentar potencialmente la eficiencia de su maniobra al minimizar la velocidad de la nave espacial y el cambio delta-v resultante, que requiere moverse a una órbita más grande, realizar el cambio de inclinación y regresar a la órbita original. Pero incluso si te mueves a una órbita más amplia, el cambio de inclinación todavía ocurre cuando estás sobre el ecuador.
Puede ajustar la inclinación en el nodo ascendente o descendente, y será más eficiente hacerlo en el que tenga una altitud orbital más alta, ya que la velocidad de la nave espacial será menor. Por lo tanto, es posible que la misión en cuestión decidiera realizar la quema en el nodo ascendente o descendente específicamente para maximizar la eficiencia. Pero el hecho de que la maniobra se haya producido sobre el ecuador no tiene nada que ver con la eficiencia; de hecho, se requiere si se está moviendo a una órbita ecuatorial con inclinación cero.
En resumen, uno no puede ingresar a la órbita ecuatorial desde ningún lugar excepto por encima del ecuador .
En el caso de ANASIS-II, la situación es mucho más complicada de lo que se puede explicar en diez segundos de transmisión en vivo. Algunas reglas generales con respecto a los cambios de avión:
La órbita objetivo para ANASIS-II es una órbita geoestacionaria. Para llegar allí desde la plataforma de lanzamiento del Centro Espacial Kennedy se requieren tres maniobras:
¿Notas algo? Las tres maniobras deben tener lugar sobre el ecuador, por lo que la maniobra 1 se puede combinar con la maniobra 2 o la maniobra 3, y según la regla 2 anterior, es más eficiente combinarla con la 3, la quema de circularización (un satélite en el extremo superior de una órbita de transferencia se mueve mucho más lento que en el extremo inferior).
Entonces, ¿por qué el lanzamiento de ANASIS-II combinó el cambio de avión con la quema de inserción? Porque podría La etapa superior del Falcon 9 puede transportar más combustible del necesario para colocar el ANASIS-II en una órbita de transferencia geoestacionaria, por lo que utilizó ese combustible adicional para el cambio de avión. Esto reduce la cantidad de combustible que ANASIS-II necesita gastar para entrar en la órbita objetivo, aumentando la cantidad que le queda para el mantenimiento de la estación.
(Si está prestando mucha atención, notará que la línea de trayectoria "después" de la maniobra no sigue el ecuador. Un cambio de plano de 28,5 grados en la órbita terrestre baja es costoso, y la etapa superior del Falcon 9 no puede t llevar suficiente combustible para hacerlo. Aún así, incluso un cambio parcial significa una reducción en la cantidad de cambio necesaria durante la circularización).
Hagen von Eitzen