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Captura balística

La captura balística es un método de baja energía que permite a una nave espacial alcanzar una órbita alrededor de un planeta o luna distante sin necesidad de combustible para e...

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La captura balística es un método de baja energía que permite a una nave espacial alcanzar una órbita alrededor de un planeta o luna distante sin necesidad de combustible para entrar en órbita. En el caso ideal, la transferencia es balística (requiere un Delta-v cero ) después del lanzamiento. En la alternativa tradicional a la captura balística, las naves espaciales utilizarían una órbita de transferencia de Hohmann o el efecto Oberth , lo que requiere que la nave queme combustible para desacelerar al acercarse al objetivo. La necesidad de que la nave espacial transporte combustible aumenta su costo y complejidad.

Para lograr la captura balística, la nave espacial se coloca en una trayectoria de vuelo por delante de la órbita del objetivo. Luego, la nave cae en la órbita deseada, requiriendo solo correcciones orbitales menores que pueden necesitar únicamente propulsores iónicos de baja potencia .

El primer artículo sobre el uso de la captura balística para la transferencia diseñada para naves espaciales se escribió en 1987. [ 1 ] La teoría matemática que describe la captura balística se llama teoría del límite de estabilidad débil . [ 2 ]

La captura balística fue utilizada por primera vez por la nave espacial japonesa Hiten en 1991 como método para llegar a la Luna. [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] Fue diseñada por Edward Belbruno y J. Miller. [ 3 ] [ 5 ] La transferencia de captura balística que la realizó es una transferencia de captura balística externa, ya que va más allá de la distancia Tierra-Luna. Una transferencia de captura balística interna se mantiene dentro de la distancia Tierra-Luna. Esta fue descrita en 1987 [ 1 ] y fue utilizada por primera vez por la nave espacial SMART-1 de la ESA en 2004. [ 2 ]

Ventajas

Se prevé que la captura balística sea:

La trayectoria de KPLO ( Danuri ) entre la Tierra, el punto de Lagrange n.° 1 y la Luna.

Transferencia de baja energía

Las trayectorias que utilizan captura balística también se conocen como transferencia de baja energía (LET). Más precisamente, se utiliza la terminología de transferencia de captura balística (BCT). Son de baja energía porque no utilizan delta-V para la captura. Sin embargo, una transferencia de baja energía no tiene por qué ser una transferencia de captura balística. En ocasiones, también se utiliza el término transferencia lunar balística (BLT).

La región alrededor de un cuerpo objetivo donde ocurre la captura balística se llama límite de estabilidad débil . [ 2 ] También se utiliza el término transferencia de límite de estabilidad débil, o simplemente transferencia WSB.

En 2014, se propuso la transferencia por captura balística como una alternativa de transferencia de baja energía para futuras misiones a Marte . [ 6 ] Puede realizarse en cualquier momento, no solo una vez cada 26 meses como en otras maniobras, y no implica un frenado peligroso y costoso (en términos de combustible). Sin embargo, tarda hasta un año, en lugar de los nueve meses que requiere una transferencia de Hohmann. [ 7 ]

Misiones que utilizan captura balística

Animación de la trayectoria de BepiColombo desde el 20 de octubre de 2018 hasta el 6 de abril de 2027. BepiColombo · Tierra · Venus · Mercurio · Sol. Para una animación más detallada, vea este video.              

Las siguientes misiones han utilizado transferencias de captura balística (EBCT: transferencia de captura balística exterior, IBCT: transferencia de captura balística interior):

Véase también

Referencias

  1. 1 2 Belbruno, E (mayo de 1987). "Órbitas de captura lunar, un método para construir trayectorias Tierra-Luna y la misión GAS lunar" (PDF) . Actas de la Conferencia Internacional de Propagación Eléctrica AIAA/DGGLR/JSASS ( 87–1054 ). Bibcode : 1987iep..conf.....B . Archivado del original (PDF) el 1 de agosto de 2022. Recuperado el 1 de agosto de 2022 .
  2. 1 2 3 4 Belbruno, E (2004). Dinámica de captura y movimientos caóticos en mecánica celeste . Princeton University Press. ISBN 9780691094809.
  3. 1 2 Belbruno, E; Miller, J (junio de 1990). "Transferencia de captura lunar balística para la nave espacial japonesa Hiten" (PDF) . Informe técnico JPL-IOM 312/90.4-1731-EAB. Laboratorio de Propulsión a Chorro . Archivado del original (PDF) el 1 de agosto de 2022. Recuperado el 1 de agosto de 2022 .
  4. ↑ Belbruno, E (1992). "A través del límite difuso: una nueva ruta a la Luna" (PDF) . The Planetary Report (Carl Sagan, Ed) . 7 (3): 8– 10 – vía The Planetary Society.
  5. 1 2 Belbruno, E; Miller, J (1993). "Transferencias Tierra-Luna perturbadas por el Sol con balística" (PDF) . Journal of Guidance, Control, and Dynamics . 9 (4).
  6. ↑ Topputo, F; Belbruno, E (2015). "Transferencias Tierra-Marte con captura balística" . Mecánica Celestial y Astronomía Dinámica . 121 (4): 329– 346. arXiv : 1410.8856 . Bibcode : 2015CeMDA.121..329T . doi : 10.1007/s10569-015-9605-8 . S2CID 254373556 . 
  7. ↑ Hadhazy, Adam (22 de diciembre de 2014). "Una nueva forma de llegar a Marte de forma segura, en cualquier momento y a bajo costo" . Scientific American . Consultado el 25 de diciembre de 2014 .

Lecturas adicionales

  • Órbitas de transferencia lunar que utilizan perturbaciones solares y captura balística ; Wolfgang Seefelder; 2002.
  • Baja transferencia de energía a la Luna
  • Hoja de referencia rápida sobre la transferencia lunar balística (BLT)
  • Diseño de sistemas de transferencia de captura de baja energía para naves espaciales a la Luna y Marte (Seminario especial en geometría simpléctica) . Instituto de Estudios Avanzados, Princeton. Martes, 28 de octubre de 2014.