Astronáutica y Vehículos Espaciales - Tema 2: Mecánica Orbital ...
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Introducción Histórica a la Mecánica OrbitalEl Problema de los Dos CuerposLeyes horarias. Teorema de Lambert. Elementos OrbitalesTeoría de PerturbacionesGeneralidades. Ecuaciones planetariasCampo gravitatorio de un cuerpo no esférico. AchatamientoOtros efectos. Resumen. Periodos orbitales.Propagadores. Determinación de órbitas.Efecto de un tercer cuerpo III#$##$##$#$#$ !"#$ !#$ "CM#$Puesto que ⃗r IN = ⃗r +⃗r 1 , llegamos a que¨⃗r = −µ ⊕⃗rr 3 + µ ☾ ⃗r ☾ −⃗r|⃗r☾ −⃗r| 3 − µ ☾ ⃗r ☾r 3 ☾Por tanto la fuerza de perturbación ⃗γ P = µ☾ ⃗r ☾ −⃗r|⃗r ☾ −⃗r|3 − µ ☾ ⃗r ☾r 3 ☾ .Usando que si ⃗ 1b ≈ ⃗0, se tiene que|⃗a− ⃗ ≈ 1 b| n a+ n ⃗a·⃗b,n a n+2podemos aproximar a primer orden en ⃗r en la fuerza deperturbación:⃗r ☾ −⃗r|⃗r ☾ −⃗r|3≈ ⃗r ☾r 3 ☾ + 3r ☾⃗r☾·⃗rr 5 ☾ − ⃗rr 3 ☾ . 84 / 151
Introducción Histórica a la Mecánica OrbitalEl Problema de los Dos CuerposLeyes horarias. Teorema de Lambert. Elementos OrbitalesTeoría de PerturbacionesGeneralidades. Ecuaciones planetariasCampo gravitatorio de un cuerpo no esférico. AchatamientoOtros efectos. Resumen. Periodos orbitales.Propagadores. Determinación de órbitas.Efecto de un tercer cuerpo IV[]Se llega a la estimación ⃗γ P ≈ µ ☾⃗r☾·⃗rr3r☾☾3 r☾ −⃗r .2Podemos estimar el orden de magnitud de la perturbación con⃗rrespecto a la fuerza kepleriana ⃗γ K = −µ ⊕ comor 3|γ P /γ K | ≈ ( ) ( 3.µ☾/µ ⊕ r/r ☾)En órbita baja,|γ P /γ K | ≈ 10 −7 , pero en geostacionaria, |γ P /γ K | ≈ 10 −5 .Igualmente considerando el efecto del Sol,|γ P /γ K | ≈ ( ) ( 3,µ⊙/µ ⊕ r/r ⊙)y se tiene que en órbita baja,|γ P /γ K | ≈ 5 × 10 −8 , y en geostacionaria, |γ P /γ K | ≈ 5 × 10 −6 .Como comparación, Venus produciría un efecto del orden de5 × 10 −10 en órbita geostacionaria.Por tanto las perturbaciones (por tercer cuerpo) másimportantes en satélites son debidas al Sol y Luna. Se llamanlunisolares. Producen variaciones constantes (seculares) en ωy en Ω, y variaciones periódicas en a, e, e i; éstas variacionesperiódicas pueden ser importantes y causar el colapso orbital. 85 / 151
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Introducción Histórica a la <strong>Mecánica</strong> <strong>Orbital</strong>El Problema de los Dos CuerposLeyes horarias. Teorema de Lambert. Elementos <strong>Orbital</strong>esTeoría de PerturbacionesGeneralidades. Ecuaciones planetariasCampo gravitatorio de un cuerpo no esférico. AchatamientoOtros efectos. Resumen. Periodos orbitales.Propagadores. Determinación de órbitas.Efecto de un tercer cuerpo IV[]Se llega a la estimación ⃗γ P ≈ µ ☾⃗r☾·⃗rr3r☾☾3 r☾ −⃗r .2Podemos estimar el orden de magnitud de la perturbación con⃗rrespecto a la fuerza kepleriana ⃗γ K = −µ ⊕ comor 3|γ P /γ K | ≈ ( ) ( 3.µ☾/µ ⊕ r/r ☾)En órbita baja,|γ P /γ K | ≈ 10 −7 , pero en geostacionaria, |γ P /γ K | ≈ 10 −5 .Igualmente considerando el efecto del Sol,|γ P /γ K | ≈ ( ) ( 3,µ⊙/µ ⊕ r/r ⊙)y se tiene que en órbita baja,|γ P /γ K | ≈ 5 × 10 −8 , y en geostacionaria, |γ P /γ K | ≈ 5 × 10 −6 .Como comparación, Venus produciría un efecto del orden de5 × 10 −10 en órbita geostacionaria.Por tanto las perturbaciones (por tercer cuerpo) másimportantes en satélites son debidas al Sol y Luna. Se llamanlunisolares. Producen variaciones constantes (seculares) en ωy en Ω, y variaciones periódicas en a, e, e i; éstas variacionesperiódicas pueden ser importantes y causar el colapso orbital. 85 / 151