En los vuelos espaciales , una maniobra orbital es el uso de la propulsión de los sistemas para cambiar la órbita de una nave espacial . Para la nave espacial lejos de la Tierra (por ejemplo, aquellos en órbitas alrededor del Sol) una maniobra orbital se llama una maniobra de espacio profundo (DSM).

El resto del vuelo, especialmente en una órbita de transferencia , se llama de cabotaje.

General

Ecuación Rocket

Ecuación del cohete Tsiolkovsky

La ecuación del cohete Tsiolkovsky, o la ecuación ideal de cohete es una ecuación que es útil para considerar los vehículos que siguen el principio básico de un cohete : cuando un dispositivo que se puede aplicar la aceleración a sí mismo (a empuje ) expulsando parte de su masa con alta velocidad y movimiento debido a la conservación de momentum . Específicamente, se trata de una ecuación matemática que relaciona la delta-V (el cambio máximo de la velocidad del cohete si no hay otras fuerzas externas actúan) con la velocidad de escape efectiva y la masa inicial y final de un cohete (u otro motor de reacción .)

Para cualquiera de tales maniobra (o viaje que implica un número de tales maniobras):

donde:

La aplicación de un impulso de baja durante un período más largo de tiempo se conoce como una maniobra no impulsiva (donde 'no impulsiva' se refiere a la maniobra de no ser de un corto período de tiempo en lugar de que no impliquen impulso - cambio en el momento, lo que claramente debe llevará a cabo).

Otro término es quemadura finito, donde la palabra "finito" se usa para significar "no cero", o en la práctica, una vez más: más de un período más largo.

Por unas pocas misiones espaciales, como las que incluyen un espacio de encuentro , se requieren modelos de alta fidelidad de las trayectorias para alcanzar los objetivos de la misión. Cálculo de una quemadura "finito" requiere de un modelo detallado de la nave espacial y de sus propulsores. El más importante de los detalles son: masa , centro de masa, momento de inercia , las posiciones de los propulsores, los vectores de empuje, las curvas de empuje, impulso específico , empuje centroide compensaciones, y el consumo de combustible.

Asistencias

Efecto Oberth

Efecto Oberth

En la astronáutica , el efecto Oberth es donde el uso de un motor de cohete cuando se viaja a alta velocidad genera mucho más útil la energía de uno a baja velocidad. Oberth efecto se produce porque el propulsor tiene más energía utilizable (debido a su energía cinética en la parte superior de su energía potencial químico) y resulta que el vehículo es capaz de emplear esta energía cinética para generar energía más mecánico. Lleva el nombre de Hermann Oberth , el austro-húngaro de origen, alemán físico y uno de los fundadores de la moderna cohetería , que al parecer el primero en describir el efecto.

Efecto Oberth se utiliza en un sobrevuelo accionado o Oberth maniobra donde la aplicación de un impulso, típicamente de la utilización de un motor de cohete, cerca de un cuerpo gravitacional (donde el potencial de la gravedad es baja, y la velocidad es alta) puede dar mucho más cambio en la energía cinética y la velocidad final (es decir, mayorenergía específica ) que el mismo impulso aplicado aún más desde el cuerpo de la misma órbita inicial. Para el efecto Oberth sea más efectivo, el vehículo debe ser capaz de generar tanto impulso como sea posible con el menor altitud, por lo que el efecto Oberth es a menudo mucho menos útil para los motores de reacción de bajo empuje, tales comounidades de iones , que tienen un bajo caudal propulsor.

Oberth efecto también se puede utilizar para entender el comportamiento de los cohetes de múltiples etapas; la etapa superior puede generar energía cinética mucho más útil que podría esperarse de la simple teniendo en cuenta la energía química de los propelentes que lleva.

Históricamente, la falta de comprensión de este efecto llevado los primeros investigadores a concluir que los viajes interplanetarios requeriría cantidades completamente imprácticos de propelente, como sin ella, se necesitan enormes cantidades de energía.

Gravitacional ayudar

Asistencia gravitatoria

En la mecánica orbital y la ingeniería aeroespacial , una honda gravitatoria, asistencia gravitatoria maniobra o giro-por es el uso del movimiento relativo y la gravedad de un planeta u otro cuerpo celeste para alterar la ruta y la velocidad de una nave espacial , por lo general con el fin de ahorrar propulsor , el tiempo y los gastos. La asistencia de la gravedad se puede utilizar para acelerar , desacelerar y / o re-dirigir la trayectoria de una nave espacial.

La "ayuda" es proporcionado por el movimiento (orbital momento angular ) del cuerpo gravita ya que tira de la nave espacial. La técnica fue propuesta por primera vez como una maniobra de mitad de curso en 1961, y utilizado por las sondas interplanetarias de Mariner 10 adelante, incluyendo las dos Voyager notables sobrevuelos de Júpiter y Saturno sondas.

La inserción en órbita es un término general para una maniobra que es más que una pequeña corrección. Se puede utilizar para una maniobra para cambiar una órbita de transferencia o una órbita ascenso a una estable, sino también para cambiar una órbita estable en un descenso: la inserción en órbita descenso. También se utiliza la inyección órbita plazo, sobre todo para cambiar una órbita estable en una órbita de transferencia, por ejemplo, la inyección trans-lunar (TLI), inyección trans-Mars (TMI) y la inyección trans-Tierra (TEI).

La órbita de transferencia de Hohmann

En la mecánica orbital , la órbita de transferencia de Hohmann es una órbita elíptica utilizado para transferir entre dos órbitas circulares de diferentes altitudes, en el mismo plano .

La maniobra orbital para realizar la transferencia de Hohmann utiliza dos impulsos del motor que se mueven a una nave espacial hacia y fuera de la órbita de transferencia. Esta maniobra fue nombrado después de Walter Hohmann , el alemán científico que publicó una descripción del mismo en su libro 1925 Die Erreichbarkeit der Himmelskörper (La Accesibilidad de los cuerpos celestes). Hohmann fue influenciada en parte por el autor de ciencia ficción alemán Kurd Lasswitz y su libro de 1897 Dos planetas .

es la más baja. En algunos casos, se puede requerir menos Delta V total de elevar el satélite en una órbita más alta, cambiar el plano de la órbita en el apogeo superior, y luego baje el satélite a su altitud inicial.

Trayectoria braquistocrona

Una trayectoria braquistocrona es el tiempo de tránsito más rápido posible entre dos puntos o cuerpos en el espacio. Se trata de la nave espacial que apunta directamente hacia la posición de destino (que representan el movimiento del objetivo), y luego disparando su motor en una quemadura constante prolongada. La nave espacial se mantiene acelerando constantemente bajo alto empuje hasta que alcance su objetivo. Si se requiere que la cita nave espacial con el objetivo, en lugar de realizar un sobrevuelo, a continuación, la nave espacial debe voltear su orientación a mitad de camino a través del viaje, y desacelerar el resto del camino.

Esta trayectoria requiere que la nave espacial a mantener una alta aceleración durante períodos largos. Para transferencias interplanetarias, días, semanas o meses de empuje constante puede ser requerida. Como resultado, no hay sistemas de propulsión de naves espaciales actualmente disponibles capaces de utilizar esta trayectoria. Se ha sugerido que algunas formas de cohetes nucleares (fisión o fusión basan) o de antimateria accionado serían capaces de esta trayectoria.

Encuentro y acoplamiento

Phasing Orbit

Orbit phasing

En astrodinámica phasing órbita es el ajuste del tiempo de la posición de la nave espacial a lo largo de su órbita , por lo general se describe como el ajuste de la nave espacial en órbita verdadera anomalía .

Espacio de encuentro y acoplamiento

Espacio de encuentro

Una cita es un espacio de maniobra orbital en el que dos naves espaciales , una de las cuales es a menudo una estación espacial , llega a la misma órbita y el enfoque a una distancia muy cercana (por ejemplo, dentro de contacto visual). Rendezvous requiere una coincidencia exacta de las velocidades orbitales de las dos naves, que les permite permanecer a una distancia constante a través de la estación orbital de mantenimiento . Rendezvous puede o no puede ser seguida de atraque o de atraque , los procedimientos que llevan a la nave en el contacto físico y crear un vínculo entre ellos.