Astronáutica y Vehículos Espaciales - Tema 2: Mecánica Orbital ...

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13.07.2015 Views

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.Perturbación debida al achatamiento de la Tierra IEl efecto más importante es el debido al J 2 . Consideremos elmodelo del J 2 antes escrito:[U = µ 1 + J ( ) 22 R⊕(1 − 3 sen φ)]2r 2 rdonde J 2 = 1,083 × 10 −3 .El potencial de perturbación es:U p = µ rJ 22(R⊕r) 2(1 − 3 sen 2 φ)Es necesario expresar U p en función de los elementosorbitales. Usando la trigonometría esférica (que seestudiará en el siguiente tema), se tiene quesen φ = sen i sen(ω + θ). Por tanto:U p = J 2µR 2 ⊕(1 + e cos θ) 32a 3 (1 − e 2 ) 3(1 − 3 sen 2 i sen 2 (ω + θ))106 / 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.Perturbación debida al achatamiento de la Tierra IICalculemos ahora U p :U p = 12π∫ 2π0= J 2µR 2 ⊕4a 3 πJ 2 µR⊕(1 2 + e cos θ) 32a 3 (1 − e 2 ) 3 (1 − 3 sen 2 i sen 2 (ω + θ))dM∫ 2πPuesto que sen 2 ψ =01 + e cos θ(1 − e 2 ) 3/2 (1 − 3 sen2 i sen 2 (ω + θ))dθ1−cos 2ψ2, tenemos:(1 + e cos θ)(1 − 3 sen 2 i sen 2 (ω + θ))= (1 + e cos θ)(1 − 3 sen2 i2Integrando y usando n = √ µ/a 3 :+ 3 sen2 i sen 2(ω + θ)2U p =J 2 n 2 R 2 ⊕4(1 − e 2 ) 3/2 (2 − 3 sen2 i)107 / 151

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.Perturbación debida al achatamiento de la Tierra IICalculemos ahora U p :U p = 12π∫ 2π0= J 2µR 2 ⊕4a 3 πJ 2 µR⊕(1 2 + e cos θ) 32a 3 (1 − e 2 ) 3 (1 − 3 sen 2 i sen 2 (ω + θ))dM∫ 2πPuesto que sen 2 ψ =01 + e cos θ(1 − e 2 ) 3/2 (1 − 3 sen2 i sen 2 (ω + θ))dθ1−cos 2ψ2, tenemos:(1 + e cos θ)(1 − 3 sen 2 i sen 2 (ω + θ))= (1 + e cos θ)(1 − 3 sen2 i2Integrando y usando n = √ µ/a 3 :+ 3 sen2 i sen 2(ω + θ)2U p =J 2 n 2 R 2 ⊕4(1 − e 2 ) 3/2 (2 − 3 sen2 i)107 / 151

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