Inyección translunar

Una inyección translunar ( TLI ) es una maniobra de propulsión que se utiliza para enviar una nave espacial hacia la Luna . Las trayectorias típicas de transferencia lunar se aproximan a las transferencias de Hohmann , aunque también se han utilizado transferencias de baja energía en algunos casos, como con la sonda Hiten . ^{[ 1 ]} Para misiones de corta duración sin perturbaciones significativas de fuentes externas al sistema Tierra-Luna, una transferencia de Hohmann rápida suele ser más práctica.

Una nave espacial realiza una TLI para iniciar una transferencia lunar desde una órbita de estacionamiento circular baja alrededor de la Tierra . El gran encendido de la TLI , generalmente realizado por un motor de cohete químico , aumenta la velocidad de la nave espacial, cambiando su órbita de una órbita terrestre baja circular a una órbita altamente excéntrica . La fase de la misión posterior a la TLI, mientras la nave espacial vuela pasivamente hacia la Luna bajo su propio impulso e influenciada por la gravedad terrestre y lunar, se llama viaje translunar . ^{[ 2 ]} A medida que la nave espacial comienza a viajar por el arco de transferencia lunar, su trayectoria se aproxima a una órbita elíptica alrededor de la Tierra con un apogeo cercano al radio de la órbita de la Luna. El encendido de la TLI se dimensiona y se programa para apuntar con precisión a la Luna mientras gira alrededor de la Tierra. El encendido se programa de manera que la nave espacial se acerque al apogeo a medida que la Luna se aproxima. Finalmente, la nave espacial entra en la esfera de influencia de la Luna , realizando un giro lunar hiperbólico.

En algunos casos es posible diseñar un TLI para apuntar a una trayectoria de retorno libre , de modo que la nave espacial gire detrás de la Luna y regrese a la Tierra sin necesidad de maniobras de propulsión adicionales. ^{[ 3 ]}

Estas trayectorias de retorno libre añaden un margen de seguridad y rentabilidad a las misiones de vuelos espaciales tripulados , ya que la nave espacial regresará a la Tierra "gratis" después de la ignición TLI inicial. Las misiones Apolo 8 , 10 y 11 comenzaron con una trayectoria de retorno libre, ^{[ 4 ]} mientras que las misiones posteriores utilizaron una trayectoria híbrida funcionalmente similar, en la que se requiere una corrección de rumbo a mitad de camino para llegar a la Luna. ^{[ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]} Las misiones Artemis 1 y 2 también son misiones de retorno libre. ^{[ 8 ]}

La primera sonda espacial que intentó realizar una TLI fue la Luna 1 de la Unión Soviética el 2 de enero de 1959, diseñada para impactar la Luna. Sin embargo, la maniobra no salió exactamente como se planeó y la nave espacial pasó a más de tres veces su radio de la Luna, siendo enviada a una órbita heliocéntrica. ^{[ 11 ]} La Luna 2 realizó la misma maniobra con mayor precisión el 12 de septiembre de 1959 y se estrelló contra la Luna dos días después. ^{[ 12 ]} Los soviéticos repitieron este éxito con 22 misiones Luna más y 5 misiones Zond que alcanzaron las proximidades de la Luna entre 1959 y 1976. ^{[ 13 ]}

Estados Unidos lanzó su primer intento de impacto lunar, Ranger 3 , el 26 de enero de 1962, que no logró llegar a la Luna. A esto le siguió el primer éxito estadounidense, Ranger 4 , el 23 de abril de 1962. ^{[ 14 ]} Otras 27 misiones estadounidenses al espacio lunar se lanzaron entre 1962 y 1973, incluyendo cinco exitosos módulos de aterrizaje suave Surveyor , cinco sondas de vigilancia Lunar Orbiter , ^{[ 15 ] : 166} y nueve misiones Apolo , que llevaron a los primeros humanos a la Luna.

Para las misiones lunares Apolo, la TLI fue realizada por el motor reiniciable J-2 en la tercera etapa S-IVB del cohete Saturno V. Esta combustión TLI en particular duró aproximadamente 350 segundos, proporcionando un cambio de velocidad  de 3,05 a 3,25 km/s (10 000 a 10 600  ft/s) , momento en el que la nave espacial viajaba a aproximadamente 10,4 km/s (34 150 ft/s) con respecto a la Tierra. ^{[ 16 ]} La TLI del Apolo 8 fue observada de manera espectacular desde las Islas Hawaianas en el cielo antes del amanecer al sur de Waikiki, fotografiada y reportada en los periódicos al día siguiente. ^{[ 17 ]} En 1969, la TLI del Apolo 10 antes del amanecer fue visible desde Cloncurry , Australia . ^{[ 18 ]} Fue descrita como semejante a los faros de un automóvil que venían por encima de una colina en la niebla, con la nave espacial apareciendo como un cometa brillante con un tinte verdoso. ^{[ 18 ]}  

En 1990, Japón lanzó su primera misión lunar, utilizando el satélite Hiten para sobrevolar la Luna y colocar el microsatélite Hagoromo en órbita lunar. Posteriormente, exploró un novedoso método TLI de bajo delta-v con un tiempo de transferencia de 6 meses (en comparación con los 3 días del programa Apolo). ^{[ 19 ] [ 15 ] : 179}

La nave espacial estadounidense Clementine de 1994 , diseñada para mostrar tecnologías ligeras, utilizó una inyección translunar (TLI) de 3 semanas de duración con dos sobrevuelos intermedios de la Tierra antes de entrar en órbita lunar. ^{[ 19 ] [ 15 ] : 185}

En 1997, Asiasat-3 se convirtió en el primer satélite comercial en alcanzar la esfera de influencia de la Luna cuando, tras un fallo en el lanzamiento, sobrevoló la Luna dos veces como una forma de baja delta-v para alcanzar su órbita geoestacionaria deseada. Pasó a 6200  km de la superficie lunar. ^{[ 19 ] [ 15 ] : 203}

El satélite demostrador tecnológico SMART-1 de la ESA, lanzado en 2003 , se convirtió en el primer satélite europeo en orbitar la Luna. Tras su lanzamiento a una órbita de transferencia geoestacionaria (GTO), utilizó motores iónicos alimentados por energía solar para su propulsión. Debido a su maniobra TLI de delta-v extremadamente baja, la nave espacial tardó más de 13 meses en alcanzar una órbita lunar y 17 meses en alcanzar su órbita deseada. ^{[ 15 ] : 229}

China lanzó su primera misión lunar en 2007, colocando la nave espacial Chang'e 1 en órbita lunar. Utilizó múltiples encendidos para elevar lentamente su apogeo hasta alcanzar las proximidades de la Luna. ^{[ 15 ] : 257}

India siguió el ejemplo en 2008, lanzando el Chandrayaan-1 a una órbita de transferencia geoestacionaria (GTO) y, al igual que la nave espacial china, aumentando su apogeo a lo largo de varias maniobras de encendido. ^{[ 15 ] : 259}

El módulo de aterrizaje suave Beresheet, de la empresa Israel Aerospace Industries , utilizó esta maniobra en 2019, pero se estrelló en la Luna.

En 2011, los satélites GRAIL de la NASA utilizaron una ruta de bajo delta-v hacia la Luna, pasando por el punto L1 Sol-Tierra, y tardaron más de 3 meses. ^{[ 15 ] : 278}

• Astrodinámica – Campo de la mecánica clásica que se ocupa del movimiento de las naves espaciales. Páginas que muestran breves descripciones de objetivos de redirección. 
• Comparación de sistemas de lanzamiento de carga superpesada – Comparación de todos los sistemas de lanzamiento orbitales Páginas que muestran breves descripciones de objetivos de redirección 
• Transferencia de energía baja : maniobra orbital de bajo consumo de combustible. Páginas que muestran descripciones breves de objetivos de redirección. 
• Inyección trans-terrestre : maniobra de vuelo espacial 
• Inyección transmarciana : órbita alrededor del baricentro del Sol. Páginas que muestran breves descripciones de los objetivos de redirección. 

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