Órbita lunar

En astronomía y vuelos espaciales , una órbita lunar (también conocida como órbita selenocéntrica ) es una órbita que describe un objeto alrededor de la Luna . En general, estas órbitas no son circulares. Cuando una nave espacial se encuentra en su punto más alejado de la Luna (en el apoapsis ), se dice que está en apoluna , apocintion o aposelene . Cuando se encuentra en su punto más cercano a la Luna (en el periapsis ), se dice que está en perilune , pericintion o periselene . Estos términos derivan de nombres o epítetos de la diosa lunar .

La inserción en órbita lunar ( LOI ) es una maniobra de inserción orbital utilizada para alcanzar la órbita lunar. ^{[ 1 ]}

La órbita lunar baja ( LLO ) es una órbita por debajo de los 100 km (62 millas) de altitud. Estas tienen un período de aproximadamente 2 horas. ^{[ 2 ]} Son de particular interés para la exploración de la Luna , pero sufren perturbaciones gravitacionales que las vuelven inestables en su mayoría, dejando solo unas pocas trayectorias orbitales posibles para órbitas congeladas indefinidas . Estas serían útiles para estancias prolongadas en LLO. ^{[ 2 ]}  

Las anomalías gravitacionales que distorsionaron ligeramente las órbitas de algunos orbitadores lunares primitivos llevaron al descubrimiento de concentraciones de masa (denominadas "mascones") bajo la superficie lunar. Estos mascones fueron causados ​​por grandes cuerpos que impactaron la Luna en algún momento remoto del pasado. ^{[ 2 ] [ 3 ]} Estas anomalías son lo suficientemente grandes como para hacer que una plomada cuelgue aproximadamente un tercio de grado fuera de la vertical (apuntando hacia el mascon) y aumentar la fuerza de gravedad en un medio por ciento. ^{[ 2 ]} Pueden causar que una órbita lunar cambie significativamente en el transcurso de varios días. Por eso, la mayoría de las órbitas lunares bajas por debajo de 100 km (62 mi) son inestables. ^{[ 2 ]}  

En 1969, la primera misión tripulada de alunizaje empleó el primer intento de corregir el efecto de perturbación. La órbita de estacionamiento se "circularizó" a 66 por 54 millas náuticas (122 por 100 km; 76 por 62 mi) , que se esperaba que se convirtiera en la órbita circular nominal de 60 millas náuticas (110 km; 69 mi) cuando el módulo lunar se encontrara de regreso con el módulo de mando . Pero el efecto se sobreestimó significativamente; en el encuentro, la órbita se calculó en 63,2 por 56,8 millas náuticas (117,0 por 105,2 km; 72,7 por 65,4 mi) . ^{[ 4 ]}      

El estudio del efecto de los mascones en las naves espaciales lunares condujo al descubrimiento en 2001 de órbitas congeladas que ocurren en cuatro inclinaciones orbitales : 27°, 50°, 76° y 86°, en las que una nave espacial puede permanecer en una órbita baja indefinidamente. ^{[ 2 ]} El subsatélite PFS-1 del Apolo 15 y el subsatélite PFS-2 del Apolo 16 , ambos pequeños satélites liberados del Módulo de Servicio Apolo , contribuyeron a este descubrimiento. El PFS-1 terminó en una órbita de larga duración, con una inclinación de 28° , y completó con éxito su misión después de un año y medio. El PFS-2 fue colocado en una inclinación orbital particularmente inestable de 11°, y duró solo 35 días en órbita antes de estrellarse contra la superficie lunar. ^{[ 2 ]}

Para órbitas lunares con altitudes comprendidas entre los 500 y los 20 000 km (310 y 12 430 millas) , la gravedad de la Tierra provoca perturbaciones orbitales. A altitudes superiores a las perturbadas, los modelos astrodinámicos de dos cuerpos resultan insuficientes y se requieren modelos de tres cuerpos . ^{[ 5 ]}  

Aunque la esfera de Moon's Hill se extiende hasta un radio de 60 000 km (37 000 mi) , ^{[ 6 ]} la gravedad de la Tierra interviene lo suficiente como para hacer que las órbitas lunares sean inestables a una distancia de 690 km (430 mi) . ^{[ 7 ]}    

Los puntos de Lagrange del sistema Tierra-Luna pueden proporcionar órbitas estables en las proximidades lunares, como órbitas de halo y órbitas retrógradas distantes .

Algunas órbitas de halo permanecen sobre regiones específicas de la superficie lunar. Estas pueden ser utilizadas por satélites de retransmisión lunar para comunicarse con estaciones de superficie en la cara oculta de la Luna . El primero en hacerlo fue el satélite de retransmisión Queqiao de 2019. Fue colocado alrededor del punto L2 Tierra-Luna a aproximadamente 65 000 km (40 000 millas) de la Luna. ^{[ 8 ]}  

Desde 2022 ( CAPSTONE ) , se han utilizado órbitas de halo casi rectilíneas , utilizando también un punto de Lagrange, y está previsto que el Lunar Gateway las emplee .

Existen tres formas principales de llegar a la órbita lunar desde la Tierra: transferencia directa, transferencia de bajo empuje y transferencia de baja energía . Estas tardan entre 3 y 4 días, varios meses o entre 2,5 y 4 meses, respectivamente. ^{[ 9 ]}

Una órbita lunar heliosíncrona es un tipo de órbita lunar propuesta en la que el plano orbital permanece prácticamente con la misma orientación respecto al Sol a lo largo del tiempo. Para ello, el plano orbital tendría que desplazarse aproximadamente 1° al día, de forma similar a una órbita heliosíncrona alrededor de la Tierra. ^{[ 17 ]}

A diferencia de las órbitas heliosíncronas de la Tierra, las órbitas heliosíncronas lunares no se producen de forma natural, ya que el campo gravitatorio lunar es muy irregular; por lo general, una órbita de este tipo requeriría un control activo para mantenerse. La gravedad de la Tierra y del Sol también la afectaría mediante perturbaciones de terceros cuerpos . ^{[ 18 ]}

• espacio cislunar
• Órbita retrógrada distante
• Lista de órbitas
• Órbita de halo casi rectilínea
• Mecánica orbital