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Transferencia de baja energía

Un ejemplo de transferencia de baja energía a la Luna
   GRIAL-A  ·   Luna  ·   Tierra

Una transferencia de baja energía , o trayectoria de baja energía , es una ruta en el espacio que permite a las naves espaciales cambiar de órbita utilizando significativamente menos combustible que las transferencias tradicionales. [1] [2] Estas rutas funcionan en el sistema Tierra - Luna y también en otros sistemas, como entre las lunas de Júpiter . El inconveniente de dichas trayectorias es que tardan más en completarse que las transferencias de mayor energía (más combustible), como las órbitas de transferencia de Hohmann .

Las transferencias de baja energía también se conocen como trayectorias de límite de estabilidad débil e incluyen trayectorias de captura balística .

Las transferencias de baja energía siguen vías especiales en el espacio, a las que a veces se denomina Red de Transporte Interplanetario . Seguir estas vías permite recorrer grandes distancias con un cambio mínimo en la velocidad, o delta-v .

Misiones de ejemplo

Las misiones que han utilizado transferencias de baja energía incluyen:

Las misiones en curso que utilizan transferencias de baja energía incluyen:

Las misiones propuestas que utilizan transferencias de baja energía incluyen:

Historia

Las transferencias de baja energía a la Luna fueron demostradas por primera vez en 1991 por la sonda espacial japonesa Hiten , que fue diseñada para pasar cerca de la Luna pero no para entrar en órbita. El subsatélite Hagoromo fue liberado por Hiten en su primer paso por la Luna y pudo haber entrado con éxito en la órbita lunar, pero sufrió una falla de comunicaciones.

Edward Belbruno y James Miller, del Laboratorio de Propulsión a Chorro , se enteraron del fracaso y ayudaron a salvar la misión desarrollando una trayectoria de captura balística que permitiría a la sonda principal Hiten entrar en la órbita lunar. La trayectoria que desarrollaron para Hiten utilizó la teoría de límites de estabilidad débil y requirió solo una pequeña perturbación en la órbita elíptica de paso, lo suficientemente pequeña como para ser alcanzada por los propulsores de la nave espacial. [1] Este curso daría como resultado que la sonda fuera capturada en una órbita lunar temporal utilizando delta-v cero , pero requirió cinco meses en lugar de los tres días habituales para una transferencia Hohmann. [8]

Ahorros de Delta-v

Desde la órbita terrestre baja a la órbita lunar, los ahorros del delta-v se acercan al 25% en la quema aplicada después de salir de la órbita terrestre baja, en comparación con la quema retrógrada aplicada cerca de la Luna en la inyección translunar tradicional , y permiten duplicar la carga útil. [9]

Robert Farquhar había descrito una ruta de 9 días desde la órbita baja terrestre hasta la captura lunar que requiere 3,5 km/s. [10] Las rutas de Belbruno desde la órbita baja terrestre requieren una combustión de 3,1 km/s para la inyección translunar, un ahorro delta- v de no más de 0,4 km/s. Sin embargo, este último no requiere un gran cambio delta- v después de dejar la órbita baja terrestre, lo que puede tener beneficios operativos si se utiliza una etapa superior con capacidad limitada de reinicio o resistencia en órbita, lo que requeriría que la nave espacial tuviera un sistema de propulsión principal separado para la captura. [11]

En el caso de los encuentros con las lunas marcianas, el ahorro es del 12% para Fobos y del 20% para Deimos. El encuentro es el objetivo porque las pseudoórbitas estables alrededor de las lunas marcianas no pasan mucho tiempo a menos de 10 km de la superficie. [12]

Véase también

Referencias

  1. ^ ab Belbruno, Edward (2004). Dinámica de captura y movimientos caóticos en mecánica celeste: con aplicaciones a la construcción de transferencias de baja energía. Princeton University Press . p. 224. ISBN 978-0-691-09480-9.
  2. ^ Belbruno, Edward (2007). Llévame a la Luna: una guía privilegiada sobre la nueva ciencia de los viajes espaciales . Princeton University Press . pp. 176. ISBN. 978-0-691-12822-1.
  3. ^ La superautopista interplanetaria simplifica los viajes espaciales // NASA 17.07.02: "Lo concibió la teoría de la superautopista interplanetaria. Lo y sus colegas han convertido las matemáticas subyacentes de la superautopista interplanetaria en una herramienta para el diseño de misiones llamada "LTool", ... La nueva LTool fue utilizada por los ingenieros del JPL para rediseñar la ruta de vuelo de la misión Genesis"
  4. ^ "Sitio web de GRAIL Design at MIT" . Consultado el 22 de enero de 2012 .
  5. ^ "Diseño de la misión GRAIL de Spaceflight101". Archivado desde el original el 19 de julio de 2012. Consultado el 22 de enero de 2012 .
  6. ^ "Danuri listo para la primera exploración lunar de Corea". www.kari.re.kr . 6 de junio de 2022 . Consultado el 30 de julio de 2022 .
  7. ^ "Descripción general de BepiColombo". www.esa.int . Consultado el 3 de diciembre de 2019 .
  8. ^ Frank, Adam (septiembre de 1994). "Gravity's Rim". Descubre .
  9. ^ Edward A. Belbruno y John P. Carrico (2000). "Cálculo de trayectorias de transferencia lunar balística en límites de estabilidad débil" (PDF) . Conferencia de especialistas en astrodinámica de la AIAA/AAS.
  10. ^ Farquhar, Robert (1971). "LA UTILIZACIÓN DE ÓRBITAS DE HALO EN OPERACIONES LUNARES AVANZADAS" (PDF) . www.lpi.usra.edu . Consultado el 2 de agosto de 2020 .
  11. ^ Parker, Jeffrey; Anderson, Rodney (25 de junio de 2014). Diseño de trayectoria lunar de baja energía. p. 24. ISBN 9781118855317.
  12. ^ AL Genova; SV Weston y LJ Simurda (2011). "Aplicaciones de transferencias de baja energía a Fobos y Deimos en misiones humanas y robóticas" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 25 de abril de 2012.

Enlaces externos