Jueves, 21 de diciembre de 2006
La NASA investiga un tipo de ?rbitas lunares inmunes a la influencia gravitacional de la Tierra



Estamos en 2015. Usted es un ingeniero en jefe de la NASA y se encuentra dise?ando una base lunar para el cr?ter Shackleton, en el polo sur lunar. Tambi?n est? usted dise?ando un sistema de comunicaciones que permitir? a los astronautas un contacto continuo por radio con la Tierra.

Pero usted sabe que las transmisiones directas no funcionan - no siempre. Vista desde el cr?ter Shackleton, la Tierra se halla bajo el horizonte de dos a tres semanas por mes (seg?n la localizaci?n de la base). Esto bloquea las se?ales de radio, que viajan por la l?nea de la visi?n.

Abajo: Concepci?n del artista Pat Rawling de una base lunar con personal.

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La soluci?n parece obvia. Simplemente colocar un sat?lite en una ?rbita circular alta que casi vaya sobre los polos de la Luna. O mejor a?n, colocar tres sat?lites en la misma ?rbita separados 120 grados uno del otro. Dos estar?an siempre sobre el horizonte lunar para retransmitir los mensajes a y desde la Tierra.

S?lo hay un problema.

"Las ?rbitas circulares de gran altitud alrededor de la Luna son inestables", explica Todd A. Ely, ingeniero superior de gu?a, navegaci?n y control del Laboratorio de Propulsi?n a Chorro (Jet Propulsion Laboratory) de la NASA. "Ponga un sat?lite en una ?rbita lunar circular a una altitud de aproximadamente 1.200 kil?metros (750 millas) y se estrellar? en la superficie lunar, o bien acabar? alej?ndose completamente de la Luna en una ?rbita hiperb?lica". Dependiendo de la ?rbita espec?fica, esto puede ocurrir r?pidamente: en apenas unas decenas de d?as.



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?Por qu?? La Tierra es la responsable. La gravedad de la masiva Tierra, situada a solo 400.000 kil?metros (240.000 millas) de la Luna, tira constantemente de los sat?lites lunares. Para una ?rbita lunar superior a 1.200 kil?metros, el tir?n de la Tierra es de hecho suficiente para dejar a una astronave fuera de juego.

Los sat?lites en la ?rbita de la Tierra no experimentan este tipo de interferencia por parte de la Luna, que tiene solo 1/80 de la masa de la Tierra - apenas algo m?s del 1%. Relativamente hablando, la Luna es insignificante desde el punto de vista gravitacional. De hecho, para cualquier sat?lite en ?rbita terrestre, el empuje gravitacional del Sol es 160 veces mayor que la influencia lunar.

Sin embargo, un sat?lite en ?rbita alrededor de la Luna, a m?s de 1.200 kil?metros de altitud, se encuentra en una especie de juego celestial de tira y afloja entre la Luna y la Tierra. El empuje de la Tierra puede realmente cambiar la forma de una ?rbita, tornando de este modo una ?rbita circular en una elipse alargada.

Existen ?rbitas circulares estables por debajo de una inclinaci?n de 39,6?, comenta Ely, pero pasan tanto tiempo cerca del ecuador que "son ?rbitas p?simas para cubrir los polos."

La NASA pretende explorar los polos de la Luna por varias razones - principalmente porque los profundos cr?teres polares podr?an contener hielo, que los astronautas podr?an recoger y fundir con el fin de obtener agua para beber, o para separarla en hidrogeno y ox?geno, que se pueda emplear como combustible para cohetes, entre otros usos. La inestabilidad de las ?rbitas polares plantea un gran problema para la exploraci?n.

Ahora las buenas noticias. Ely y algunos de sus colegas han descubierto una clase completamente nueva de ?rbitas lunares "congeladas" o estables a gran altura. Representadas a la derecha, dichas ?rbitas est?n inclinadas en ?ngulos pronunciados respecto del plano ecuatorial de la Luna, por lo que llegan lejos sobre el horizonte en los polos lunares y - sorpresa - tambi?n todas ellas son bastante el?pticas.

"Para una mejor cobertura del polo sur, usted querr? una elipse con una excentricidad de alrededor de 0,6, lo que es bastante oval", comenta Ely. Una excentricidad de 0 es un c?rculo, sobre el cual un sat?lite viaja a velocidad constante alrededor de un cuerpo primario (esto es, la Luna) en su centro. Con la Tierra pr?xima, es imposible: "Una ?rbita circular inclinada es una especie de lienzo en blanco donde la Tierra puede r?pidamente trabajar a su voluntad", comenta Ely.

En contraste, una excentricidad de 0,6 es una elipse casi tan ovalada como una pelota de f?tbol americano sin los extremos puntiagudos; la Luna estar?a en uno de los focos de la elipse. "La elipse, efectivamente, limita el comportamiento del sat?lite al hacerlo m?s resistente a los cambios por parte de la Tierra ", explica Ely. [Ver el ap?ndice m?s abajo para obtener detalles]. ?C?mo son de estables? Ely y sus colegas calculan que ciertas ?rbitas lunares el?pticas de gran inclinaci?n y a gran altura pueden permanecer estables por periodos de al menos un siglo. De hecho, Ely sostiene la hip?tesis de que las ?rbitas podr?an mantenerse indefinidamente.

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Para comunicaciones y navegaci?n lunares, Ely recomienda espaciar tres sat?lites separados 120? en la misma ?rbita el?ptica con una inclinaci?n de 51?. Cada sat?lite, a su vez, bajar?a ruidosamente hasta pasar la periapsis (aproximaci?n m?s cercana a la Luna) a solo 700 kil?metros (450 millas) sobre el polo norte lunar, pero cada uno podr?a retrasarse 8 horas enteras de las 12 horas orbitales a 8.000 kil?metros (5.000 millas) encima del horizonte, sobre el polo sur lunar. Con esta configuraci?n, dos de los tres sat?lites estar?an siempre en la l?nea de visi?n de radio desde la base lunar del polo sur.

?Son las ?rbitas de alta inclinaci?n, muy el?pticas, m?s baratas y estables para sat?lites de comunicaciones alrededor de la Luna? Para los sat?lites centrados en la Tierra, los ingenieros sol?an pensar en t?rminos de ?rbitas ecuatoriales el?pticas, "es un nuevo paradigma", declara Ely.


::: FUENTE: "[email protected]" :::
www.ciencia.nasa.gov

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Publicado por zameex @ 12:18 PM  | [email protected]
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