¿Por qué la ISS siempre apunta del mismo lado hacia la Tierra?

Recientemente entré en una discusión en Twitter sobre la actitud de la ISS. El punto de discusión es la actitud que mantiene la ISS mientras orbita alrededor de la Tierra.

De mis reminiscencias de Oribital Mechanics, necesita que el eje de inercia más alto (generalmente el y, por convención) apunte hacia la Tierra, de modo que la atracción diferencial gravitacional no afecte demasiado negativamente el control de Actitud (y como consecuencia ordenada puede desacoplar el x-zbucle de control del yuno, además recibes un lado que siempre apunta hacia la Tierra para comunicación/observación) y recuerdo que de alguna manera está conectado con el giro descontrolado (e inesperado) del Explorer 1.

En cambio, el otro lado argumentó que se requiere tener un lado que apunte hacia la Tierra para tener este lado de comunicación/observación (es decir, la causa y el efecto están invertidos).

¿De qué lado está bien? ¿Por qué la ISS siempre tiene el "lado de la cúpula" hacia la Tierra?

La actitud actual (XVV) no es energía mínima y requiere control activo para mantener. Entonces puede asumir que hay razones para ello más allá de la mecánica orbital. La estación orbitó en diferentes orientaciones antes por razones de energía (cuando había menos paneles solares y la energía era más crítica)

Respuestas (2)

¿De qué lado está bien?

Ni. Ambos se están olvidando del torque debido a la resistencia atmosférica.

Excepto en los períodos de alto ángulo beta, la Estación Espacial normalmente se mantiene en una Actitud de Equilibrio de Torque. En esta actitud, el par de gradiente de gravedad y el par de arrastre atmosférico (idealmente) se anulan entre sí. Esto significa que las perturbaciones que necesitan ser controladas por los giroscopios de momento de control en la estación son bastante pequeñas y más o menos periódicas. Que sean pequeños significa que los CMG pueden manejar fácilmente esas perturbaciones sin la necesidad de asistencia de propulsores. Que sean más o menos periódicos significa que los CMG pueden operar durante mucho tiempo antes de necesitar ser desaturados.

La actitud principal (+XVV) no es la única actitud que también es consistente con el equilibrio de par. Si bien esa es una restricción, no puede ser la única. Este artículo muestra otras actitudes en uso (incluidas otras actitudes TEA). pims.grc.nasa.gov/pimsdocs/public/ISS%20Handbook/…
@BowlOfRed - Tienes razón. Ignorando la resistencia atmosférica, hay 24 TEA en el caso de un satélite con tres momentos distintos de inercia (por ejemplo, la Estación Espacial). Todavía hay 24 soluciones en el caso de un arrastre atmosférico constante, pero algunas de ellas pueden ser soluciones más complejas que reales. En el caso de la resistencia que no es constante en el tiempo, la ubicación o la orientación, las cosas se vuelven complejas en un significado diferente de la palabra "complejo".

En pocas palabras, para minimizar el arrastre causado por el rastro de la atmósfera allá arriba. (Los paneles y los radiadores se pueden alinear según sea necesario en sol o sombra, pero la mejor disposición para el resto del casco es minimizar el área en la dirección "hacia adelante").

Tiene toda la razón en que tener un eje largo apuntando a la Tierra es más estable, pero entra en conflicto con el requisito de arrastre.

uhm, "alta inercia" es un eje corto (la masa está lejos de él) y IIRC el eje de la armadura es el más largo y no apunta hacia la Tierra.
¿No es también para mantener las antenas apuntando en la dirección correcta?
@GdD esa es mi pregunta: ¿es una buena consecuencia o un requisito de conducción?
El eje del truss es el más largo como dices. Pero si el eje largo de la armadura estuviera alineado con la Tierra, la resistencia a la estructura sería mayor y necesitaría impulsos más frecuentes para detener la descomposición de la órbita.
y eso está bien para mí, pero mi "requisito" es tener el eje más corto, no el más largo, hacia la Tierra; es decir no digohaving a long axis pointed to Earth is more stable
@Federico: Si entiendo esto correctamente, si se permitiera que la ISS se orientara sin ninguna corrección, su eje largo apuntaría a la Tierra, porque esa configuración es más estable. Aplican correcciones para mantener el eje largo horizontal, porque esa configuración, aunque es menos estable, es más útil. No creo que las correcciones sean difíciles; la configuración horizontal es análoga a una pelota en la cima de una colina. Usan mucho más combustible para vencer la resistencia del aire. (No tengo los números; todo esto se basa en mi vaga intuición sobre la física).
@KeithThompson por eso pregunté. Podría ser que me mezcle con cosas de satélites estabilizados rotacionalmente, pero me gustaría una respuesta que señale dónde me equivoco, si es que lo estoy.
Hay un (breve) artículo de wikipedia sobre la estabilización del gradiente de gravedad. Citaré un poco: "... al extender el eje largo perpendicular a la órbita, la parte "inferior" de la estructura en órbita será más atraída hacia la Tierra. El efecto es que el satélite tenderá a alinear su eje de mínimo momento de inercia verticalmente". Allí, eje de momento de inercia mínimo significa el eje largo, por cierto (está definido por rotaciones sobre estos ejes). Pero la respuesta completa a la pregunta original es: hay toda una combinación de requisitos en conflicto, como se ha mencionado en otras respuestas.
¿Por qué la ISS siempre apunta del mismo lado hacia la Tierra?
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