En el caso de las órbitas centradas en planetas distintos de la Tierra y Marte y del planeta enano Plutón, los nombres de órbitas que incorporan terminología griega no están tan establecidos y se utilizan con mucha menos frecuencia:
La órbita geosincrónica (GSO) y la órbita geoestacionaria (GEO) son órbitas alrededor de la Tierra que coinciden con el período de rotación sideral de la Tierra . [1] [9] Aunque los términos se usan a menudo indistintamente, técnicamente una órbita geosincrónica coincide con el período de rotación de la Tierra, pero la definición no requiere que tenga una inclinación orbital cero con respecto al ecuador y, por lo tanto, no es estacionaria por encima de un punto dado en el ecuador, sino que puede oscilar hacia el norte y el sur durante el transcurso de un día. Por lo tanto, una órbita geoestacionaria se define como una órbita geosincrónica con inclinación cero. Las órbitas geosincrónicas (y geoestacionarias) tienen un semieje mayor de 42 164 km (26 199 mi). [10] Esto equivale a una altitud de 35 786 km (22 236 mi). Ambas completan una órbita completa de la Tierra por día sideral (en relación con las estrellas, no con el Sol).
Para los satélites que orbitan la Tierra por debajo de una altura de aproximadamente 800 km, la resistencia atmosférica es la principal fuerza perturbadora de la órbita de todas las fuerzas no gravitacionales. [11] Por encima de los 800 km, la presión de la radiación solar causa las mayores perturbaciones orbitales. [12] Sin embargo, la resistencia atmosférica depende en gran medida de la densidad de la atmósfera superior, que está relacionada con la actividad solar, por lo tanto, la altura a la que el impacto de la resistencia atmosférica es similar a la presión de la radiación solar varía dependiendo de la fase del ciclo solar.
Órbita polar : órbita que pasa por encima o casi por encima de ambos polos del planeta en cada revolución. Por lo tanto, tiene una inclinación de (o muy cercana a) 90 grados o −90 grados.
Órbita casi ecuatorial : órbita cuya inclinación con respecto al plano ecuatorial es casi nula. Esta órbita permite volver a visitar rápidamente (para una sola nave espacial en órbita) sitios terrestres cercanos al ecuador.
Clasificaciones direccionales
Órbita prograda : órbita que se encuentra en la misma dirección que la rotación de la órbita primaria (es decir, al este de la Tierra). Por convención, la inclinación de una órbita prograda se especifica como un ángulo menor a 90°.
Órbita retrógrada : órbita contraria a la dirección de rotación de la órbita primaria. Por convención, las órbitas retrógradas se especifican con un ángulo de inclinación de más de 90°. Aparte de los que están en órbita heliosincrónica , pocos satélites se lanzan en órbita retrógrada en la Tierra porque la cantidad de combustible necesaria para lanzarlos es mayor que para una órbita prograda. Esto se debe a que cuando el cohete comienza a despegar, ya tiene un componente de velocidad hacia el este igual a la velocidad de rotación del planeta en su latitud de lanzamiento .
Clasificaciones de excentricidad
Existen dos tipos de órbitas: las órbitas cerradas (periódicas) y las órbitas abiertas (de escape). Las órbitas circulares y elípticas son cerradas. Las órbitas parabólicas e hiperbólicas son abiertas. Las órbitas radiales pueden ser abiertas o cerradas.
Órbita de captura balística : una órbita de menor energía que una órbita de transferencia de Hohmann , una nave espacial que se mueve a una velocidad orbital menor que el cuerpo celeste objetivo se inserta en una órbita similar, lo que permite que el planeta o la luna se muevan hacia ella y los enganchen gravitacionalmente en órbita alrededor del cuerpo celeste. [13]
Órbita coelíptica: referencia relativa para dos naves espaciales (o, más generalmente, satélites ) en órbita en el mismo plano. "Las órbitas coelípticas pueden definirse como dos órbitas que son coplanares y confocales . Una propiedad de las órbitas coelípticas es que la diferencia de magnitud entre los radios vectores alineados es casi la misma, independientemente de dónde se encuentren dentro de las órbitas. Por esta y otras razones, las órbitas coelípticas son útiles en los encuentros [de naves espaciales] ". [14]
Órbita parabólica : órbita con una excentricidad igual a 1. Esta órbita también tiene una velocidad igual a la velocidad de escape y, por lo tanto, escapará de la atracción gravitatoria del planeta . Si se aumenta la velocidad de una órbita parabólica, se convertirá en una órbita hiperbólica.
Órbita hiperbólica : Una órbita con una excentricidad mayor que 1. Esta órbita también tiene una velocidad superior a la velocidad de escape y, como tal, escapará de la atracción gravitatoria del planeta y continuará viajando infinitamente hasta que otro cuerpo con suficiente fuerza gravitatoria actúe sobre ella.
Órbita radial : una órbita con momento angular cero y excentricidad igual a 1. Los dos objetos se mueven directamente uno hacia el otro o se alejan uno del otro en línea recta.
Órbita geoestacionaria vista desde el polo norte celeste . Para un observador situado en una Tierra en rotación, los satélites rojo y amarillo aparecen estacionarios en el cielo sobre Singapur y África respectivamente.
Órbita sincrónica : órbita cuyo período es un múltiplo racional del período de rotación promedio del cuerpo que orbita y en la misma dirección de rotación que ese cuerpo. Esto significa que la trayectoria del satélite, vista desde el cuerpo central, se repetirá exactamente después de un número fijo de órbitas. En la práctica, solo son comunes las relaciones 1:1 (geosincrónica) y 1:2 (semisincrónica).
Órbita geosincrónica (GSO): Una órbita alrededor de la Tierra con un período igual a un día sideral , que es el período de rotación promedio de la Tierra de 23 horas , 56 minutos , 4.091 segundos . Para una órbita casi circular, esto implica una altitud de aproximadamente 35,786 kilómetros (22,236 mi). La inclinación y la excentricidad de la órbita pueden no ser necesariamente cero. Si tanto la inclinación como la excentricidad son cero, entonces el satélite parecerá estacionario desde el suelo. Si no, entonces cada día el satélite traza un analema (es decir, una "figura de ocho") en el cielo, como se ve desde el suelo. Cuando la órbita es circular y el período de rotación tiene inclinación cero, la órbita también se considera geoestacionaria . También conocida como órbita de Clarke en honor al escritor Arthur C. Clarke . [8]
Órbita geoestacionaria (GEO): órbita geoestacionaria circular con una inclinación de cero. Para un observador en tierra, este satélite aparece como un punto fijo en el cielo. "Todas las órbitas geoestacionarias deben ser geosincrónicas, pero no todas las órbitas geosincrónicas son geoestacionarias". [8]
Órbita de tundra : órbita sincrónica pero muy elíptica con una inclinación significativa (normalmente cercana a 63,4°) y un período orbital de un día sideral (23 horas y 56 minutos para la Tierra). Este tipo de satélite pasa la mayor parte del tiempo sobre una zona designada del planeta . La inclinación particular mantiene pequeño el desplazamiento del perigeo. [15]
Órbita semisincrónica : órbita cuyo período orbital es igual a la mitad del período de rotación promedio del cuerpo que orbita y en la misma dirección de rotación que dicho cuerpo. Para la Tierra, esto significa un período de poco menos de 12 horas a una altitud de aproximadamente 20 200 km (12 544,2 millas) si la órbita es circular. [16]
Órbita de Molniya : variación semisincrónica de la órbita de la tundra . Para la Tierra, esto significa un período orbital de poco menos de 12 horas. Un satélite de este tipo pasa la mayor parte de su tiempo sobre dos áreas designadas del planeta . Normalmente se utiliza una inclinación de 63,4° para mantener pequeño el desplazamiento del perigeo. [15]
Órbita piramidal: Órbita cercana a un agujero negro masivo en el centro de una galaxia triaxial. [17] La órbita puede describirse como una elipse kepleriana que precesa alrededor del agujero negro en dos direcciones ortogonales, debido a los torques de la galaxia triaxial. [18] La excentricidad de la elipse alcanza la unidad en las cuatro esquinas de la pirámide, lo que permite que la estrella en la órbita se acerque mucho al agujero negro.
Órbita tubular: órbita cercana a un agujero negro masivo en el centro de una galaxia axisimétrica. Similar a una órbita piramidal, excepto que se conserva un componente del momento angular orbital; como resultado, la excentricidad nunca alcanza la unidad. [18]
Órbita congelada : una órbita en la que la deriva natural debida a la forma del cuerpo central se ha minimizado mediante una selección cuidadosa de los parámetros orbitales.
La órbita más allá de la Tierra baja (BLEO) y la órbita más allá de la Tierra (BEO) son una amplia clase de órbitas que están energéticamente más alejadas que la órbita terrestre baja o requieren una inserción en una órbita heliocéntrica como parte de un viaje que puede requerir múltiples inserciones orbitales , respectivamente.
Órbita de halo casi rectilínea (NRHO): una órbita actualmente planificada en el espacio cislunar , como una órbita selenocéntrica que servirá como área de preparación para futuras misiones. [19] [20] Órbita planificada para la NASA Lunar Gateway en alrededor de 2024, como una órbita de halo casi rectilínea altamente elíptica de siete días alrededor de la Luna, que llevaría a la pequeña estación espacial a 3.000 kilómetros (1.900 millas) del polo norte lunar en el acercamiento más cercano y tan lejos como 70.000 kilómetros (43.000 millas) sobre el polo sur lunar . [21] [22] [23]
Órbita retrógrada distante (DRO): una órbita retrógrada circular estable (que suele referirse a la órbita retrógrada distante lunar). La estabilidad significa que los satélites en DRO no necesitan utilizar combustible para mantenerse en posición para permanecer en órbita. La DRO lunar es una órbita lunar alta con un radio de aproximadamente 61 500 km. [24] Esta fue propuesta [ ¿por quién? ] en 2017 como una posible órbita para la estación espacial Lunar Gateway , fuera de las L1 y L2 Tierra-Luna. [20]
Órbita en decadencia : una órbita en decadencia es una órbita a baja altitud que disminuye con el tiempo debido a la resistencia atmosférica. Se utiliza para desechar satélites artificiales moribundos o para frenar aerodinámicamente una nave espacial interplanetaria.
Órbita de seguimiento de la Tierra , una órbita heliocéntrica que se coloca de tal manera que el satélite seguirá inicialmente a la Tierra pero a una velocidad angular orbital algo más lenta, de modo que se va alejando cada vez más de ella año tras año. Esta órbita se utilizó en el telescopio espacial Spitzer para reducir drásticamente la carga de calor de la Tierra cálida en comparación con una órbita geocéntrica más típica utilizada para los telescopios espaciales. [25]
Órbita de cementerio (o de eliminación, órbita basura): Órbita a la que se trasladan los satélites al final de su funcionamiento. En el caso de los satélites geoestacionarios, unos cientos de kilómetros por encima de la órbita geoestacionaria . [26] [27]
Órbita repetida : Una órbita en la que la trayectoria terrestre del satélite se repite después de un período de tiempo.
Órbita Gangale: una órbita solar cerca de Marte cuyo período es de un año marciano, pero cuya excentricidad e inclinación difieren de las de Marte, de modo que un satélite de retransmisión en una órbita Gangale es visible desde la Tierra incluso durante la conjunción solar. [28]
Clasificaciones de pseudoórbitas
Diagrama que muestra los cinco puntos de Lagrange en un sistema de dos cuerpos, en el que uno de ellos es mucho más masivo que el otro (por ejemplo, el Sol y la Tierra). En un sistema de este tipo, L 3 – L 5 están situados ligeramente fuera de la órbita del cuerpo secundario a pesar de su aparición en este diagrama a pequeña escala.
Órbitas de puntos de libración como las órbitas de halo y las órbitas de Lissajous : son órbitas alrededor de un punto de Lagrange . Los puntos de Lagrange se muestran en el diagrama adyacente, y las órbitas cerca de estos puntos permiten que una nave espacial permanezca en una posición relativa constante con muy poco uso de combustible. Las órbitas alrededor del punto L 1 son utilizadas por naves espaciales que desean una vista constante del Sol, como el Observatorio Solar y Heliosférico . Las órbitas alrededor de L 2 son utilizadas por misiones que siempre quieren tanto la Tierra como el Sol detrás de ellas. Esto permite que un solo escudo bloquee la radiación tanto de la Tierra como del Sol, lo que permite el enfriamiento pasivo de instrumentos sensibles. Los ejemplos incluyen la Sonda de Anisotropía de Microondas Wilkinson y el Telescopio Espacial James Webb . L1, L2 y L3 son órbitas inestables[6], lo que significa que pequeñas perturbaciones harán que la nave en órbita se desvíe de la órbita sin correcciones periódicas.
^ Los períodos y velocidades orbitales se calculan utilizando las relaciones 4π 2 R 3 = T 2 GM y V 2 R = GM , donde R = radio de la órbita en metros, T = período orbital en segundos, V = velocidad orbital en m/s, G = constante gravitacional ≈ 6,673 × 10−11 Nm 2 /kg 2 , M = masa de la Tierra ≈ 5,98 × 1024 kilos.
^ Aproximadamente 8,6 veces cuando la Luna está más cerca (363.104 km ÷ 42.164 km) hasta 9,6 veces cuando la Luna está más lejos (405.696 km ÷ 42.164 km).
Referencias
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