Órbita de halo
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Una órbita de halo es una órbita periódica tridimensional asociada con uno de los puntos de Lagrange L 1 , L 2 o L 3 en el problema de los tres cuerpos de la mecánica orbital . Aunque un punto de Lagrange es simplemente un punto en el espacio vacío, su característica peculiar es que puede ser orbitado por una órbita de Lissajous o por una órbita de halo. Estas pueden considerarse como el resultado de una interacción entre la atracción gravitatoria de los dos cuerpos planetarios y la fuerza de Coriolis y centrífuga en una nave espacial. Las órbitas de halo existen en cualquier sistema de tres cuerpos, por ejemplo, un sistema de satélites en órbita entre el Sol y la Tierra o un sistema de satélites en órbita entre la Tierra y la Luna . Existen "familias" continuas de órbitas de halo tanto del norte como del sur en cada punto de Lagrange. Debido a que las órbitas de halo tienden a ser inestables, puede ser necesario mantener la posición mediante propulsores para mantener un satélite en la órbita.
La mayoría de los satélites en órbita de halo sirven para fines científicos, por ejemplo, los telescopios espaciales .
Definición e historia
Robert W. Farquhar utilizó por primera vez el nombre "halo" en 1966 para las órbitas alrededor de L 2 que se hicieron periódicas utilizando propulsores. [1] Farquhar abogó por el uso de naves espaciales en una órbita de este tipo más allá de la Luna (Tierra-Luna L 2 ) como una estación de retransmisión de comunicaciones para una misión Apolo al otro lado de la Luna . Una nave espacial en una órbita de este tipo estaría a la vista continua tanto de la Tierra como del otro lado de la Luna, mientras que una órbita de Lissajous a veces haría que la nave espacial se situara detrás de la Luna. Al final, no se lanzó ningún satélite de retransmisión para Apolo, ya que todos los aterrizajes se realizaron en el lado cercano de la Luna. [2]
En 1973, Farquhar y Ahmed Kamel descubrieron que cuando la amplitud en el plano de una órbita de Lissajous era lo suficientemente grande, habría una amplitud fuera del plano correspondiente que tendría el mismo período, [3] por lo que la órbita dejó de ser una órbita de Lissajous y se convirtió aproximadamente en una elipse. [ cita requerida ] Utilizaron expresiones analíticas para representar estas órbitas de halo; en 1984, Kathleen Howell demostró que se podían calcular numéricamente trayectorias más precisas. Además, descubrió que para la mayoría de los valores de la relación entre las masas de los dos cuerpos (como la Tierra y la Luna) había un rango de órbitas estables. [4]
La primera misión que utilizó una órbita de halo fue la ISEE-3 , una nave espacial conjunta de la ESA y la NASA lanzada en 1978. Viajó al punto L 1 Sol-Tierra y permaneció allí durante varios años. La siguiente misión que utilizó una órbita de halo fue el Observatorio Solar y Heliosférico (SOHO), también una misión conjunta de la ESA y la NASA para estudiar el Sol, que llegó al punto L 1 Sol-Tierra en 1996. Utilizó una órbita similar a la ISEE-3. [5] Aunque varias otras misiones desde entonces han viajado a puntos de Lagrange, estas (por ejemplo, el observatorio espacial astrométrico Gaia ) normalmente han utilizado las variaciones no periódicas relacionadas llamadas órbitas de Lissajous en lugar de una órbita de halo real.
Aunque las órbitas de halo eran bien conocidas en el RTBP (Restricted Three Body Problem), era difícil obtener órbitas de halo para el sistema real Tierra-Luna. Las órbitas de halo translunares fueron calculadas por primera vez en 1998 por MA Andreu, quien introdujo un nuevo modelo para el movimiento de una nave espacial en el sistema Tierra-Luna-Sol, que se llamó Problema Cuasi-Bicircular (QBCP). [6]
En mayo de 2018, la idea original de Farquhar finalmente se hizo realidad cuando China colocó el primer satélite de retransmisión de comunicaciones, Queqiao , en una órbita de halo alrededor del punto L 2 Tierra-Luna . [7] El 3 de enero de 2019, la nave espacial Chang'e 4 aterrizó en el cráter Von Kármán en el lado lejano de la Luna, utilizando el satélite de retransmisión Queqiao para comunicarse con la Tierra. [8] [9]
El telescopio espacial James Webb entró en una órbita de halo alrededor del punto L 2 entre el Sol y la Tierra el 24 de enero de 2022. [10] Euclid entró en una órbita similar alrededor de este punto en agosto de 2023.
La agencia espacial india ISRO lanzó Aditya-L1 para estudiar el Sol desde una órbita de halo alrededor del punto L 1. [11] El 6 de enero de 2024, la nave espacial Aditya-L1 , la primera misión solar de la India, entró con éxito en su órbita final con un período de aproximadamente 180 días alrededor del primer punto Lagrangiano Sol-Tierra (L1), aproximadamente a 1,5 millones de kilómetros de la Tierra . [12]
Véase también
- Red de transporte interplanetario
- Vuelo espacial interplanetario
- Órbita de Lissajous , otra órbita puntual de Lagrange que generaliza las órbitas de halo.
- Órbita de halo casi rectilínea
- Categoría: Naves espaciales que utilizan órbitas de halo
- Órbita del punto de libración
Referencias
- ^ Robert Farquhar (1966). "Mantenimiento de la posición en las proximidades de puntos de libración colineales con una aplicación a un problema de comunicaciones lunares". Serie de ciencia y tecnología de la AAS: Simposio de especialistas en mecánica de vuelos espaciales . 11 : 519–535., véase Farquhar, RW: "El control y uso de satélites de punto de libración", tesis doctoral, Departamento de Aeronáutica y Astronáutica, Universidad de Stanford, Stanford, California, 1968, págs. 103, 107–108.
- ^ Schmid, PE (1 de junio de 1968). «Lunar far-side communication satellites» (Satélites de comunicación del lado lejano lunar). NASA , Goddard Space Flight Center . Consultado el 16 de julio de 2008 .
- ^ Farquhar, RW; Kamel, AA (junio de 1973). "Órbitas cuasi periódicas sobre el punto de libración translunar". Saltador.
- ^ Howell, Kathleen C. (1984). "Órbitas periódicas tridimensionales del halo". Mecánica celestial . 32 (1): 53–71. Código Bibliográfico :1984CeMec..32...53H. doi :10.1007/BF01358403. S2CID 189831091.
- ^ Dunham, DW; Farquhar, RW (2003). "Misiones de Punto de Liberación, 1978-2002". Órbitas y aplicaciones de los puntos de libración . págs. 45–73. doi :10.1142/9789812704849_0003. ISBN 978-981-238-363-1.
- ^ Andreu, MA (1998). El problema cuasi-bicircular. Tesis Doctoral, Dpto. Matemática Aplicada i Anàlisi, Universitat de Barcelona. Publicaciones Universitat de Barcelona. ISBN 84-475-2319-5.
- ^ Xu, Luyuan (15 de junio de 2018). "Cómo llegó a su órbita final el satélite lunar de China". The Planetary Society .
Este es el primer satélite lunar de retransmisión que ha llegado a esta ubicación.
- ^ Jones, Andrew (5 de diciembre de 2018). «China lanzará la misión de aterrizaje en la cara oculta de la Luna Chang'e-4 el 7 de diciembre». gbtimes.com . Archivado desde el original el 15 de abril de 2019.
- ^ Jones, Andrew (3 de enero de 2019). «Chang'e-4 devuelve las primeras imágenes del lado oculto de la Luna tras un aterrizaje histórico». SpaceNews.com . Consultado el 8 de enero de 2019 .
- ^ Roulette, Joey (24 de enero de 2022). «Después de un viaje de un millón de millas, el telescopio James Webb llega a su destino: la llegada segura del telescopio es un alivio para los científicos que planean pasar los próximos 10 años o más utilizándolo para estudiar galaxias antiguas» . The New York Times . Archivado desde el original el 24 de enero de 2022. Consultado el 24 de enero de 2022 .
- ^ "Tras Chandrayaan-3, la ISRO se prepara para la misión solar ADITYA-L1. Aspectos clave que hay que saber". The Economic Times . 24 de julio de 2023 . Consultado el 24 de julio de 2023 .
- ^ "Se logró con éxito la inserción de Aditya-L1 en la órbita de Halo". www.isro.gov.in . Consultado el 6 de enero de 2024 .
Enlaces externos
- SOHO – El viaje a la órbita del Halo L1
- Transferencias interplanetarias de baja energía utilizando el método de salto de órbita de halo con STK/Astrogator
- Órbita tipo Lissajous de Gaia: una órbita tipo Lissajous, es decir , una elipse o "halo" casi circular
