Òrbita d'aparcament
De Viquipèdia
Una Òrbita d'Aparcament es una òrbita temporal que es pot fer servir durant el llançament d'un satèl·lit o una sonda espacial. El vehicle de llançament accelera fins a l'òrbita d'aparcament, on roman un temps per després engegar de nou els motors permetent-li entrar en trajectòria final calculada. La alternativa a les òrbites d'aparcament es la injecció directa, maniobra en la que el coet accelera continuament (excepte en els moments de exhauriment d'una etapa i ignició de la següent) fins que el combustible s'esgota completament, col·locant la càrrega útil en la trajectòria final d'un sol cop.
Taula de continguts |
[edita] Quan cal emprar-la?
Hi han diverses raons que recomanen l'us d'una òrbita d'aparcament:
- Pot incrementar la finestra de llançament. Per les missions que van més enllà de l'òrbita terrestre, la finestra de llançament pot ser molt menuda (minuts o segons) si no s'empra aquesta maniobra. Emprant l'òrbita d'aparcament es pot ampliar aquesta finestra fins a diverses hores.
- Per a missions més enllà de l'òrbita terrestre baixa (LEO en anglès), la ubicació de l'encesa final del motors pot ser que s'hagi de fer en un lloc no convenient. En particular, per les missions que han d'escapar de la gravetat terrestre i que usualment necessiten una bona covertura desde l'hemisferi nord, el punt per realitzar l'encesa final acostuma a estar a l'hemisferi sud.
- Per a missions que es dirigeixin cap a una òrbita geostacionària, el punt correcte per l'encesa final (o quasi final) acostuma a estar sobre l'equador. En aquest cas, el coet es llançat,atura motors, segueix l'òrbita d'aparcament fins que es troba sobre l'equador i en aquest moment encén de nou els motors per entrar en l'òrbita de transferència geostacionària.
- A les missions tripulades Apollo, l'us de l'òrbita d'aparcament permetia realitzar tota una sèrie de maniobres i comprobacions finals mentre s'era "prop de casa", abans d'iniciar el viatge cap a la lluna.
- Aquesta maniobra es necessària si l'òrbita final desitjada te un perigeu molt alt. En aquest cas el llançador accelera fins a una òrbita d'aparcament elíptica, que segueix fins al punt més alt, i un cop allí, encén de nou els motors per elevar el perigeu. (Vegeu Òrbita de Hohmann).
[edita] Desavantatges de les òrbites d'aparcament
El principal inconvenient d'aquest mètode es que els coets necessiten orbitar durant un temps i despres tornar a encendre els motors en condicions de gravetat zero. Més encara la durada de les dues enceses (la inicial d'injecció i la final) depenen fortament del punt dins de la finestra de llançament en el que aquest s'ha produit. Per poder fer això amb el mínim malbaratament de combustible, l'etapa coet ha de poder encendre's, apagar-se i tornar-se a encendre. Aixó fa obligatori l'us de coets de combustible líquid, ja que els de combustible sólid ni es poden apagar ni es poden tornar a encendre, ja que un cop engegats cremen fins al final. Pero, tot i emprant un motor de combustible líquid, el fet de la reengegada no es trivial, per una sèrie de motius:
- Mentre el coet orbita en gravetat zero i amb el motor apagat, els propelents floten tot allunyant-se del fons del dipòsit i de les entrades de les bombes. Aixó fa que es necessitin dipostis especials com diafragmes interiors o alguns procediments especials previs (com petites acceleracions gracies a coets auxiliars) que facin que els propelents tornin al final dels tancs.
- Al ser la missió mñes llarga, també calen bateries amb una duració més elevada i una quantitat superior d'altres consumibles.
- Alguns coets fan servir productes químics especials per encendre el motor coet. Si hi han diverses enceses, el disseny ahurà de contemplar la necessitat de dur-ne diversos jocs.
- També es farà necessari un millor aillament dels disposits (espcialment als criogènics), per evitar que massa propelents bullin i es perdin en òrbita.
- El sistema inercial de guia haurà de ser més complex i acurat ja que haurà de controlar l'estat de l'òrbita en tot moment.
- Caldrà disposar d'un sistema de control de reacció, per tal d'orientar el coet correctament per l'encesa final, i potser fins i tot establir una orientació termalment sostenible durant l'òrbita sense propulsió.
Les famílies d'estapes superiors Centaur i Agena es van dissenyar per permetre aquest tipus d'operacions. Si bé la darrera Agena va volar el 1987, les Centaur encara estan en producció.
[edita] Exemples
- El programa Apollo va emprar les òrbites d'aparcament per tots els motius mencionats anteriorment, exepte els que fan referència a les orbites geostacionàries.
- Les missions del Space Shuttle cap a la Estació Espacial Internacional no empren òrbites d'aparcament, bàsicament perque la estació està en una òrbita terrestre baixa molt inclinada, perquè les llançadores americanes no tenen capacitat de reencendre els motors i les finestres de llançament curtes no son un problema massa crític (ja que l'andemà n'hi haurà una altre).
- Per altre banda quan el "shuttle" es fa servir per llançar sondes interplanetàries com la Galileo, si s'emmpra una òrbita d'aparcament per deixar anar la sonda al punt exacte d'injecció a l'òrbita de transferència.
- Els Ariane 5 no acostumen a fer servir òrbites d'aparcament. Aixó fa que el disseny del llançador sigui més simple, al no necessitar múltiples enceses, i la penalització es molt petita per la missió més usual que es la de portar càrregues a la òrbita geostacionària donat que la rampa de llançament a la Guaiana francesa està molt propera a l'equador. De totes maneres les darreres versions del llançador (Ariane 5 ES ATV) ja disposa d'una etapa superior (ESP) que ha estat dissenyada per suportar múltiples reenceses en órbita, cosa que fa que aquesta maniobra es pugui dur a terme sempre que la missió ho requereixi.
