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Estabilización por gradiente de gravedad

La estabilización por gradiente gravitacional o estabilización por mareas es un método pasivo de estabilización de satélites artificiales o cables espaciales en una orientación fija utilizando únicamente la distribución de masa del cuerpo en órbita y el campo gravitatorio. La principal ventaja sobre el uso de la estabilización activa con propulsores , giroscopios o ruedas de reacción es el bajo uso de energía y recursos. También puede reducir o prevenir el riesgo de contaminación de componentes sensibles por propulsores. [1]

Un dibujo del satélite GEOS-A que muestra un brazo con una masa adherida junto con otros componentes.
El diseño del satélite GEOS-A permitió la estabilización del gradiente gravitacional con una masa unida a un brazo.

La técnica aprovecha el campo gravitatorio de la Tierra y las fuerzas de marea para mantener la nave espacial alineada a lo largo de la orientación deseada. La gravedad de la Tierra disminuye según la ley del cuadrado inverso y, 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 momento mínimo de inercia verticalmente.

El primer intento de utilizar esta técnica en un vuelo espacial tripulado se produjo el 13 de septiembre de 1966, durante la misión estadounidense Gemini 11. La nave espacial Gemini estaba unida al vehículo de destino Agena mediante una correa de 30 m (100 pies). El intento fracasó, ya que no se produjo suficiente gradiente para mantener la correa tensa. [2]

El satélite del Experimento de Gravedad del Departamento de Defensa (DODGE) fue el primer uso exitoso del método en una órbita casi geosincrónica en el satélite en julio de 1967. [3]

La estabilización por gradiente de gravedad se utilizó por primera vez en la órbita terrestre baja y se probó sin éxito en la órbita geoestacionaria en los satélites de tecnología de aplicaciones ATS-2 , ATS-4 y ATS-5 desde 1966 hasta 1969. [4]

El orbitador lunar Explorer 49, lanzado en 1973, estaba orientado por gradiente gravitacional (eje Z paralelo a la vertical local). [5]

La Instalación de Exposición de Larga Duración (LDEF) utilizó este método para la estabilización de tres ejes; se estabilizó la guiñada sobre el eje vertical. [6] : 7 

En julio de 1992, durante la misión TSS-1 de la NASA, se intentó estabilizar la atmósfera con gradiente de gravedad, pero el proyecto fracasó debido a problemas con el despliegue de la correa. [7] En 1996, se intentó otra misión, la TSS-1R, pero fracasó cuando se rompió la correa. Justo antes de la separación de la correa, la tensión en la correa era de aproximadamente 65 N (14,6 lbs). [8]

Véase también

Enlaces externos

Referencias

  1. ^ Grinter, Kay (8 de enero de 2010). "La recuperación de LDEF proporcionó resolución y mejores datos" (PDF) . Spaceport News . NASA. p. 7. Consultado el 22 de enero de 2014 .
  2. ^ Gatland, Kenneth (1976), Nave espacial tripulada, segunda revisión , Nueva York, NY, EE. UU.: MacMillan Publishing Co., Inc, págs. 180-182, ISBN 978-0-02-542820-1
  3. ^ Página espacial de Gunter: DODGE
  4. ^ "Programa de satélites de tecnología de aplicaciones". NASA . Consultado el 31 de diciembre de 2022 .
  5. ^ "Detalles de la nave espacial NASA NSSDCA - Explorer 49".
  6. ^ "Lección aprendida de la instalación de exposición de larga duración. Stuckey. 1993" (PDF) . Archivado (PDF) desde el original el 29 de abril de 2017. Consultado el 15 de mayo de 2017 .
  7. ^ Dobrowolny, M; Stone, N. H (1994). "Una descripción técnica de TSS-1: La primera misión del sistema de satélites anclados". Il Nuovo Cimento C . 17 (1): 1–12. Bibcode :1994NCimC..17....1D. doi :10.1007/BF02506678. S2CID  120746936.
  8. ^ NASA, TSS-1R Mission Failure Investigation Board, Informe final, 31 de mayo de 1996 (consultado el 7 de abril de 2011)