¿Pueden la Ascensión Recta y el Argumento del Perigeo de la órbita de una nave espacial seguir variando por sí mismos con el tiempo?

Tiene razón hasta cierto punto en que el RA del nodo ascendente y el argumento del perigeo no cambiarán con el tiempo sin que alguna fuerza externa actúe sobre el satélite. En un campo gravitatorio simplificado, el plano orbital de un objeto permanece fijo.

Desafortunadamente, la realidad es mucho más desordenada .

El campo gravitacional de la Tierra difiere significativamente del creado por una masa puntual hipotética; esto se conoce como el modelo geopotencial . En particular, el achatamiento de la Tierra (bulto ecuatorial), definido por el coeficiente J2, tiene un efecto significativo en las órbitas. Los hace precesar con el tiempo, cambiando la RA/longitud de sus nodos ascendentes.

Además, las influencias perturbadoras de otros cuerpos en el sistema solar deben tenerse en cuenta al trazar órbitas con precisión; pueden tener efectos pequeños pero no despreciables.

En cuanto a su segundo punto, estos efectos pueden ser muy útiles para los satélites. Por ejemplo, las órbitas sincrónicas solares están diseñadas con precisión para una precesión de 360° por año, manteniendo un ángulo constante entre el plano orbital y el sol. Esto es ideal, por ejemplo. para mantener una iluminación fija para la observación de la superficie.

Consulte esta pregunta relacionada sobre pertubaciones J2 para obtener más detalles sobre las matemáticas.

La respuesta de @Jack es excelente, solo abordaré la pregunta de @Niket en este comentario un poco más.

Solo para estar seguro, ¿los datos son realistas? ¿La variación día a día parece realista?

tl; dr: La deriva tiene sentido y está dentro del 1% de lo que podemos calcular fácilmente.

Hay algunos de los parámetros orbitales trazados en la parte inferior de la página. La AR del nodo ascendente realiza un ciclo de 360 ​​grados en aproximadamente 60 días. Eso es correcto para una órbita inclinada de ~45 grados en LEO, la ISS hace eso.

Es un gran problema para la ISS porque significa que pasa por períodos en los que entra en la sombra de la Tierra cada 90 minutos y luego períodos en los que está a la luz del día constante mientras su plano orbital gira alrededor de la Tierra.

A ver si podemos calcularlo. De esta respuesta :

La primera ecuación en la precesión nodal de Wikipedia para la tasa de precesión$\omega_p$:

$$\omega_p = -\frac{3}{2} \frac{R_E^2}{(a(1-\epsilon^2))^2} J_2 \omega \cos(i)$$

depende de los parámetros de la órbita ($a, \epsilon, \omega$, i) y el radio ecuatorial de la Tierra$R_E$y es$J_2$término.

Usemos 6378137 metros para$R_E$(de esta respuesta ) y 1.0826E-03 para$J_2$(de esta respuesta ).

El período del satélite$T$en su tabla de datos es de 15,59029 revoluciones por día, o alrededor de 5542 segundos. Luego usa:

De esta respuesta obtener

donde GM es el parámetro gravitacional estándar de la Tierra de alrededor de 3.986E+14 m^3/s^2. Lo que hace$a=$6768601 metros, o una altitud de unos 390 km.

Reemplace todo eso en la primera ecuación, y obtenemos$\omega_p = -1.2149 \times 10^{-6} \ \text{sec}^{-1}$Si multiplicamos eso por 60 días o 5184000 segundos, obtenemos -6.298 que es casi exactamente$-2 \pi$o un ciclo completo, ¡justo lo que muestra la trama!

El argumento del perihelio al principio parece que se desplaza constantemente y luego gira 180 grados alrededor del día 85, pero en realidad es un cambio de forma suave ya que la excentricidad llega a cero y rebota. Eso también parece una precesión natural, y no una maniobra orbital.

Así que la respuesta de @Jack lo clavó.

El script de Python para la trama está disponible aquí: https://pastebin.com/rx1np9Mv