¿Qué es una órbita de transferencia de alta energía y cuáles son algunos ejemplos de su uso?

En primer lugar, una definición de una órbita de transferencia de baja energía;

Una órbita de transferencia de baja energía es...

1. Una órbita que permite transferencias entre dos cuerpos centrales (por ejemplo, la tierra - la luna).
2. Una órbita que lo hace usando energía de una fuente distinta a la nave espacial (más comúnmente perturbaciones debidas al sol).

Una órbita de transferencia de alta energía básicamente no satisface el punto 2 anterior.

La razón por la que estos tipos de órbitas se analizan típicamente en referencia a las transferencias entre dos cuerpos centrales se debe al requisito del segundo cuerpo central para capturar el satélite. Esto es diferente a un simple cambio en el semieje mayor alrededor de un solo cuerpo, ya que los cambios debidos a las perturbaciones generalmente actúan durante un período de tiempo mucho más largo (piense en años o más para diferencias significativas en la mayoría de los casos*). Cuando hay una pequeña perturbación a medida que te acercas a un segundo cuerpo, las cosas se complican un poco más. Esto podría ayudar:

Pozos de gravedad XKCD

Al observar los pozos de gravedad, puede ver que hay picos entre todos los objetos. Si imagina su satélite como una canica, podría hacer rodar un pico con una energía X dada, pero no llegar al pico; caería hacia el planeta que dejó. Pero si hubiera una pequeña cantidad más de energía, llamémosla w , entonces podrías llegar al pico. Una vez que estás sobre el pico, caes en el pozo de gravedad del siguiente cuerpo. Ahora bien, si decimos que necesitamos 100 de energía (olvidémonos de las unidades por ahora) para pasar del cuerpo 1 al cuerpo 2, claramente X era menos de 100. Tal vez era 99, tal vez era 95, pero de cualquier manera no era suficiente. w sin embargo era diminuto, tal vez ~1% de X... tan aproximadamente 1 energía. Por suerte 99+1=100 así lo logramos. Esa es una versión simplificada de cómo funcionan las transferencias de baja energía: se vuelve más complicado cuando se habla de 3 sistemas corporales (transferencia tierra-luna en un sistema solar, por ejemplo), ya que los detalles de la órbita deben jugar con el las fuerzas de las perturbaciones solares, pero entiendes la idea.

Una órbita de transferencia de Hohmann es en realidad una órbita de transferencia de alta energía, ya que es de mayor energía que las órbitas de transferencia de baja energía. Es la órbita de transferencia más eficiente energéticamente si ignora las perturbaciones y las fuentes externas.

Para leer más (y como referencia a esta respuesta), sugeriría: Transferencia de baja energía a la Luna .

*Esto puede depender de los tipos o cambios que esté buscando. El arrastre será exponencialmente más significativo cuanto menor sea la altitud del perigeo; la presión de la radiación solar depende menos de la altitud, etc.

EDICIÓN #1 Las órbitas de transferencia con nombre son difíciles de encontrar. Las transferencias de Hohmann tienen una energía razonablemente baja, pero en este contexto se consideran de alta energía, para ser claros aquí;

Cualquier órbita de transferencia que no se beneficie de la energía de fuentes externas (p. ej., perturbaciones solares, etc.) se considera de alta energía. Una transferencia de Hohmann es simplemente la energía más baja de las transferencias de alta energía (lo mejor de lo peor).

Las transferencias que incluyen ruptura areo también podrían considerarse de baja energía, ya que obtienes el impulso para retardar el movimiento de la nave espacial desde una fuente distinta a la nave espacial (arrastre), pero hablando en términos prácticos, no puedes romper la areo confiablemente en una órbita estable (una vez que comienzas la ruptura areo, estás en curso de colisión con el planeta de una forma u otra a menos que hagas otra quemadura.

No he oído hablar de esto, pero en teoría me imagino que podría usar un sistema de estabilización de gradiente de gravedad para reducir la energía requerida. La oscilación debida a la estabilización proporcionaría una fuente de energía asumiendo que te acercas o te alejas de tu cuerpo central. Esto es importante ya que un cambio en la inclinación (ignorando los efectos armónicos zonales) no provocaría un cambio en la oscilación de estabilización.

Una órbita de transferencia de alta energía es aquella en la que minimizar el tiempo para completar la maniobra es menos importante que economizar la quema de propulsor, por lo que tiene un consumo de energía mayor que el de una órbita de transferencia de baja energía.

Como se mencionó en la discusión de la pregunta que citó, los HETO se usaban a menudo en el programa Transbordador para maximizar la utilización del vuelo espacial tripulado. A diferencia de los LETO, que tienden a ser estudiados y ajustados para llegar a una solución óptima, a menudo por un investigador en particular por el que reciben su nombre, es probable que los HETO sean cálculos únicos para una circunstancia particular y, por lo tanto, no se debe esperar que sean nombrada. Obviamente, hay excepciones a esta regla, por ejemplo, un curso de colisión balística de intercepción directa, pero generalmente una órbita de "lleguemos allí lo más rápido que podamos hoy" no será algo que tenga un nombre mañana.