En los vuelos espaciales, una inserción en órbita es una maniobra orbital que ajusta la trayectoria de una nave espacial , permitiendo la entrada en una órbita alrededor de un planeta , luna u otro cuerpo celeste. [1] Una maniobra de inserción en órbita implica una desaceleración desde una velocidad superior a la velocidad de escape del cuerpo respectivo o una aceleración desde una velocidad más baja.
Cuando el resultado es una órbita de transferencia , por ejemplo, una inserción en una órbita de descenso, la maniobra es una inyección de órbita .
Las órbitas son trayectorias periódicas o cuasi periódicas, generalmente alrededor de un cuerpo celeste central como la Tierra o el Sol. También pueden ser trayectorias alrededor de ubicaciones de puntos de Lagrange en un sistema de múltiples cuerpos como el sistema Tierra-Luna . (Por ejemplo, la NASA utilizó una órbita de halo para la misión CAPSTONE ).
Las órbitas bajas son trayectorias profundas dentro del "pozo gravitacional" de un cuerpo central. Los ejemplos incluyen la órbita terrestre baja y la órbita lunar baja . La inserción en una órbita baja puede requerir una desaceleración sustancial con respecto al cuerpo central o, para el lanzamiento desde una superficie planetaria, una aceleración sustancial para alcanzar la velocidad orbital .
Las órbitas de mayor energía, como la órbita geoestacionaria , a menudo se alcanzan mediante órbitas de transferencia elípticas .
Se utiliza un tipo de inserción orbital cuando se captura en órbita alrededor de un cuerpo celeste.
El exceso de velocidad de una órbita de transferencia interplanetaria generalmente se elimina con el disparo de un cohete conocido como quemado de inserción en órbita. Para tal maniobra, el motor de la nave espacial se utiliza para reducir su velocidad en relación con el cuerpo objetivo. [2] Por ejemplo, cada misión exitosa de aterrizaje lunar del programa Apolo utilizó por primera vez la propulsión del módulo de servicio Apolo para entrar en la órbita lunar baja.
Para algunas trayectorias de llegada, la propulsión de bajo empuje es suficiente para lograr la inserción en órbita. La nave espacial Hiten utilizó este método por primera vez, en 1991.
Otra técnica, utilizada cuando el cuerpo de destino tiene una atmósfera tangible, se llama aerocaptura , que puede utilizar la fricción de la resistencia atmosférica para frenar una nave espacial lo suficiente como para entrar en órbita. Sin embargo, esto es muy arriesgado y nunca se ha probado para su inserción en órbita. Generalmente, la desaceleración de inserción en órbita se realiza con el motor principal, de modo que la nave espacial entra en una “órbita de captura” altamente elíptica y solo más tarde se puede bajar el apocentro con más desaceleraciones, o incluso usando la resistencia atmosférica de forma controlada, lo que se llama aerofrenado . para bajar el apocentro y circularizar la órbita minimizando el uso de combustible a bordo. Hasta la fecha, sólo un puñado de misiones de la NASA y la ESA han realizado aerofrenado ( Magallan , Mars Reconnaissance Orbiter , Trace Gas Orbiter , Venus Express , ...). [3]
El segundo tipo de inserción en órbita se utiliza para satélites y otras naves espaciales recién lanzados . La mayoría de los vehículos de lanzamiento espacial que se utilizan hoy en día sólo pueden lanzar una carga útil a un rango muy estrecho de órbitas. El ángulo relativo al ecuador y la altitud máxima de estas órbitas están limitados por el cohete y el lugar de lanzamiento utilizado. Dada esta limitación, la mayoría de las cargas útiles se lanzan primero a una órbita de transferencia, donde se requiere una maniobra de empuje adicional para circular la órbita elíptica que resulta del lanzamiento espacial inicial. La diferencia clave entre este tipo de maniobra y la inserción de una órbita transplanetaria motorizada es el cambio significativamente menor en la velocidad requerido para elevar o circularizar una órbita planetaria existente, versus cancelar la considerable velocidad del crucero interplanetario.
Aunque las maniobras actuales de inserción en órbita requieren encendidos de cohetes químicos convencionales en tiempos precisos, se han logrado algunos avances hacia el uso de medios alternativos para estabilizar las órbitas, como propulsores de iones o motores de propulsión de plasma, para lograr el mismo resultado utilizando menos combustible durante un período más largo de tiempo. tiempo. Además, la investigación sobre el uso de ataduras espaciales conductoras de electricidad para repeler magnéticamente el campo magnético de la Tierra ha resultado prometedora, ya que prácticamente eliminaría por completo la necesidad de combustible.