¿Por qué los elementos orbitales del LRO parecen oscilar constantemente, excepto recientemente?

JPL HORIZONS presenta órbitas interpoladas a partir de datos reales en lugar de simulaciones puras. Sospecho que lo que sucedió aquí es que no hay datos orbitales para las tres secciones de datos que no exhiben la oscilación. Sabemos con certeza que no hay datos sin procesar para una de esas secciones porque está en el futuro. Hablé con un experto en controles y dijo que mi sospecha probablemente sea correcta.

Cuando usa la herramienta web, dice que hay varias series de datos y todas menos la primera tienen la palabra predecir al final de la línea. Las fechas al final de esas series de datos corresponden a la oscilación devuelta de los datos. Sospecho que se inicia una nueva serie de datos cuando se reanuda el contacto con la nave espacial.

Creo que el período de oscilación de ~14 días corresponde a la mitad del período orbital de la luna. La perturbación gravitacional de la Tierra sería entonces el principal impulsor de este comportamiento. El hecho de que estas oscilaciones ocurran de manera bastante visible en ausencia de datos reales indica que el modelo está haciendo un trabajo decente al dar cuenta de esta perturbación. En cuanto a por qué la amplitud cae considerablemente, no puedo decirlo con certeza ya que no sé lo suficiente sobre el modelo utilizado, pero puedo suponer que está relacionado con la densidad no uniforme no contabilizada de la luna y las perturbaciones no gravitacionales relacionadas con su orientación relativa al sol, como la presión de la luz y la desgasificación.

Si observa los datos de excentricidad, verá una oscilación con un período de ~14 días además de una oscilación con un período de ~27 días, con algunos armónicos más altos dispersos. También hay una fuerte oscilación del período de ~27 días en los datos de periapsis y apoapsis. Puede ser interesante aplicar una transformada de Fourier a todo esto. Podría observar las magnitudes relativas de la perturbación por período y tal vez tratar de aislar algún comportamiento con un período de un año.

Basado en algunas respuestas muy útiles de Jon Giorgini en JPL y un poco de lectura adicional, puedo resumir de la siguiente manera:

El cálculo real de las órbitas de las naves espaciales, que combina los efectos de la gravedad y otras fuerzas en el Sistema Solar más las maniobras orbitales de la propia nave espacial, se combinan/reconcilian con el radar y la telemetría disponibles. El resultado es, por supuesto, la tabla de vectores de estado.

Los elementos osculadores se derivan de los vectores de estado únicamente por conveniencia. No están destinados a ser fuentes primarias de datos de órbita, y cada conjunto de puntos solo está destinado a definir la posición de la nave espacial en ese momento .

Durante un breve período de tiempo, mientras se esperaban más datos o una decisión sobre una próxima maniobra, parece que se aplicó un algoritmo alternativo para los elementos osculadores a un breve lapso de fechas, lo que dio como resultado una apariencia más suave de algunos de los gráficos. .

Esto no significa que sean necesariamente menos precisos en su posición, porque los elementos solo están destinados a definir la posición cerca del momento para el que se calculan. Para empezar, la verdadera órbita de la nave espacial no es realmente una sección cónica, especialmente considerando el complicado campo de gravedad del sistema Tierra-Luna.

Siguiendo el cálculo actualizado, la apariencia vuelve a ser la esperada, aunque sigue siendo igualmente válida.

En cuanto a las variaciones periódicas en sí: Las periodicidades mensuales y bimensuales son manifestaciones de la realidad de orbitar el campo gravitatorio grumoso de la luna bajo los efectos gravitacionales de la Tierra. Dado que la órbita de la Luna es significativamente elíptica en lugar de circular, ese fuerte efecto perturbador es periódico. Estos efectos se hacen particularmente visibles en estas gráficas porque, para empezar, no son simples órbitas keplerianas, y tratar de expresarlas como tales resaltará la diferencia.

A continuación se muestra una comparación rápida de los elementos osculadores derivados antes y después de la actualización programada periódicamente. Todo está bien.