¿Puede un satélite tener un eje horizontal a su anfitrión y girar alrededor de ese eje?

Disculpas si no entiendo bien la terminología con esta pregunta. Algunos satélites naturales (p. ej., la mayoría de los planetas) tienen la posición orbital y la inclinación axial desconectadas; es decir, giran alrededor de un eje, y ese eje está fijo en el espacio, apuntando más cerca o más lejos de la estrella según la posición en su órbita. Otros satélites (p. ej., la mayoría de las lunas) están bloqueados por mareas; es decir, su órbita y rotación están sincronizadas, por lo que la misma cara siempre apunta a su planeta (creo que requiere un eje de giro cercano a la perpendicular).

De manera algo similar, la ISS en operaciones normales mantiene una cara constante hacia la Tierra, pero esto requiere algunos mecanismos de control (principalmente giroscopios) para rotar/inclinar continuamente la estación y mantener esa actitud. Creo que hay algunos satélites artificiales que mantienen su eje de rotación apuntando hacia la Tierra en una configuración estable.

Mi pregunta es esta: ¿Podría haber un satélite que mantenga un eje largo horizontal al cuerpo anfitrión, viaje en la dirección de ese eje y gire alrededor de ese eje?

Tomando esta imagen de la ISS como comparación: si se quitaran las extensiones en el eje y (los paneles solares y los disipadores de calor), ¿podría el eje x mantenerse horizontal con la Tierra (como es el modo normal), mientras rota? /rodando sobre ese eje x (que difiere del modo normal)?

Diagrama del eje de la ISS

Sub-preguntas:

  • ¿Tal configuración sería estable o casi estable?
  • ¿Sería posible o probable que sucediera naturalmente?

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Estoy pensando principalmente en el caso de algo así como un asteroide asimétrico estándar o una planta menor que orbita una estrella, si eso hace la diferencia.

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Respuestas (1)

¿Podría haber un satélite que mantenga un eje largo horizontal al cuerpo anfitrión, mientras gira alrededor de ese eje?

Sí. De hecho, ese es exactamente el caso de la ISS, pero depende de la orientación (el eje de rotación es perpendicular a la dirección de viaje). En su diagrama anterior, la ISS tiene el vector de velocidad apuntando a lo largo del eje x, y la rotación es sobre el eje y (el eje largo). Este eje es horizontal a la tierra y gira una vez por órbita.

Pero si desea que el vector de velocidad se alinee con la rotación, la respuesta es no. El vector de velocidad cambia constantemente para un objeto que orbita alrededor de la Tierra, pero el eje de rotación debe permanecer más o menos constante.

En el caso simple, cualquiera que sea el eje sobre el que estés girando, debe ser fijo, o tendrás que crear una gran cantidad de torque. Precesar el eje de rotación para permanecer alineado con el vector de velocidad requeriría enormes pares de torsión.

la ISS en operaciones normales mantiene una cara constante hacia la Tierra

Sí. Hubo algunos períodos tempranos durante la construcción en los que no giraba durante la órbita (debido a la orientación del panel solar), pero la configuración actual gira una vez en cada órbita, por lo que el eje z en su diagrama siempre apunta a la tierra.

pero esto requiere algunos mecanismos de control (principalmente giroscopios) para rotar/inclinar continuamente la estación y mantener esa actitud.

Algo así como. La orientación, si no se controla, comenzaría a tambalearse y los ejes no se alinearían tan bien con la tierra. Pero la forma general de la rotación no está "impulsada" por la estación.

Creo que hay algunos satélites artificiales que mantienen su eje de rotación apuntando hacia la Tierra en una configuración estable.

No. Hay satélites de comunicación que están estabilizados por giro, pero su eje de giro es perpendicular tanto al vector de velocidad como a la tierra.

Desafortunadamente, estaba preguntando específicamente sobre "girar/rodar sobre ese eje x (que difiere del modo normal [de la ISS])". Es decir, rotación sobre el eje en la dirección de desplazamiento. Lo siento si no lo dejé lo suficientemente claro. Intentaré aclarar un poco más la cuestión.
Sí, eso lo entendí. Sin embargo, creo que eso está respondido arriba. Una rotación estable es aquella en la que el eje de rotación apunta (básicamente) en una dirección. No puede cambiar el eje de rotación sin grandes torques, y hay pocas formas de generar grandes torques.
Re: El último párrafo, estoy leyendo, por ejemplo, aquí que los "satélites estabilizados por giro" se pueden usar para "que la antena permanezca apuntando hacia la Tierra". ¿Es esa página incorrecta o la estoy leyendo mal?
Entonces parece que su respuesta a mi pregunta principal no es "sí", es realmente "no", ¿correcto?
Con el requisito adicional de que el eje de rotación se mantenga alineado con el vector de velocidad, la respuesta sería no.
Ese documento se refiere a comsats más antiguos. Sí, usaron estabilización de giro, pero no con un eje hacia la tierra. Como menciona el documento, las antenas debían montarse en una parte giratoria que se impulsaba para apuntar a la tierra. Las antenas no estaban alineadas con el vector de espín y el vector de espín no apuntaba a la tierra.
"Cualquiera que sea el eje sobre el que esté girando, debe ser fijo, o tiene que generar una gran cantidad de torque", algo que no es cierto. Un cuerpo asimétrico que gira libremente alrededor de cualquier eje no principal tendrá un eje de rotación no fijo (aunque el vector de momento angular permanece igual). Sin embargo, no crea que esto se puede usar para lograr lo que pide la pregunta.
Gracias, "Con el requisito adicional de que el eje de rotación se mantenga alineado con el vector de velocidad, la respuesta sería no". - recomendar que se edite la respuesta para aclarar eso.
¿Puede un satélite tener un eje horizontal a su anfitrión y girar alrededor de ese eje?
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