Una luna que es difícil de orbitar

Eso es bastante posible.

De hecho, si está dispuesto a modificar ligeramente sus requisitos, podría ser fácilmente el caso de la luna de la Tierra.

Veamos la ecuación de la velocidad orbital , también conocida como la ecuación vis-viva

donde$\mu$es el parámetro gravitacional estándar ,$r$es el radio orbital en el momento en que está calculando la velocidad orbital, y$a$es el semieje mayor de la órbita. Para cualquier cálculo orbital práctico, el parámetro gravitacional estándar$\mu$es una constante para cualquier cuerpo dado, porque es el producto multiplicativo de una constante y la masa del cuerpo orbitado. Para el caso especial de una órbita perfectamente circular ( excentricidad = 0; es poco probable que te encuentres con esto en la vida real, pero muchas órbitas tienen excentricidades bastante cercanas a cero), tenemos$a = r$, lo que lleva a la expresión simplificada y aproximada.

Observe que, en ambos casos, tratamos el cuerpo en órbita como una fuente puntual de un campo gravitacional de una magnitud descrita por$\mu$.

Eso es suficiente si el cuerpo que estamos orbitando tiene un campo gravitatorio esencialmente uniforme, pero hay cuerpos que no lo tienen. La luna de la Tierra es un buen ejemplo de un cuerpo bastante grande con un campo gravitatorio no uniforme :

¡Mira esa variación! Ya estamos viendo una variación significativa en el tercer dígito significativo. Entre el azul oscuro y el blanco en esa escala hay una diferencia en la aceleración gravitatoria superficial de más del 1,5%.

De hecho, los efectos de perturbación resultantes de esto son suficientes para dificultar el logro de una órbita congelada (una órbita estable a largo plazo que minimiza los requisitos de mantenimiento de la estación) alrededor de la luna de la Tierra. Cuando las misiones Apolo volaron a la Luna en 1968-1972, estos eran desconocidos, por lo que en su lugar se utilizaron correcciones orbitales activas y estimaciones de degradación orbital. Las estimaciones resultaron ser incorrectas y la corrección orbital activa requiere combustible, lo que limita la vida útil de la nave espacial en órbita. Las órbitas congeladas se descubrieron (o tal vez más bien, se determinaron) solo en 2001, casi 30 años después de que terminara nuestra primera exploración tripulada de la Luna.

Si bien no estoy seguro de que pueda poner una nave espacial en una órbita lunar y terminar con ella en la órbita solar sin más maniobras motorizadas, podría poner la única nave espacial que permanece en su órbita prevista en una órbita con una inclinación de 27 °, 50°, 76° u 86°, y el resto en otras órbitas, alrededor de un cuerpo exactamente como la luna de la Tierra, y en su mayoría obtendrás lo que buscas. Además, asegúrese de que sus científicos en la historia tengan discusiones frustrantes sobre los mascons .

Una luna con bultos tiene un campo gravitacional con bultos y las órbitas son, bueno, también con bultos y, con frecuencia, no son estables.

Esto ha sido un problema al poner satélites en órbita alrededor de cometas y asteroides, e incluso alrededor de nuestra propia Luna, aunque solo es un problema para órbitas muy bajas. (Como era de esperar, la solución es corregir activamente la órbita).

Para que una luna sea significativamente grumosa, debe ser pequeña (como un asteroide) o, de lo contrario, la gravedad pronto la haría esférica.

Nuestra luna tiene una magnetosfera muy débil, pero tiene rocas magnéticas, lo que sorprendió a los científicos porque sugiere una época en la que tenía un campo magnético más fuerte. Ese tema se discute aquí .

Con eso como inspiración, supongamos un sistema solar más joven con una luna más joven con un núcleo externo fluido altamente viscoso chapoteando alrededor de un núcleo de hierro anormalmente denso. Supongamos también que esta confuración ha impedido que la luna quede bloqueada por las mareas del planeta, por lo que puede rotar mucho más rápido.

Esto le daría un campo magnético mucho más fuerte, lo que podría causar todo tipo de estragos con las sondas: desde tirar de sus marcos magnéticos hasta alterar la electrónica de navegación y el sistema de energía.

(Para que conste, me gusta más la respuesta de Mark, ya que creo que sería mucho más difícil de detectar y, por lo tanto, más difícil de compensar).

Si la esfera Hill de la luna es menor que el radio de la luna, entonces sería imposible tener una órbita estable a su alrededor.

Nuestra Luna tiene su esfera Hill con un radio de 60.000 km. Si lo acerca al límite de Roche (20 veces más cerca de la Tierra), entonces la esfera Hill de la luna tendría 3.000 km, menos que el radio de la Luna.

Si puede hacer que Moon sea menos denso, entonces puede colocarlo lejos.