¿Por qué la ISS no está en una órbita circular?

Porque no necesita estar en una órbita circular y mantener una órbita circular es más difícil que no mantener una órbita circular. No ponemos restricciones innecesarias en las operaciones.

Pero es bastante cerca de circular. Hoy, la excentricidad es 0.001128. Eso es diez veces menos excéntrico que la órbita de la Tierra alrededor del Sol. A continuación se muestra una imagen de dos órbitas. Uno es circular, el otro tiene la excentricidad de la órbita de la EEI. ¿Puedes decir cuál es cuál?

La órbita de la ISS está decayendo constantemente porque hay una resistencia al aire muy pequeña a la altitud de la ISS. Este arrastre hace que la ISS pierda hasta 5 cm / s (0.1 mph) de velocidad y 100 metros (330 pies) de altitud cada día.

Para compensar esto, aproximadamente una vez al mes la ISS dispara sus propulsores para aumentar su altitud. Esta maniobra se llama reinicio, se realiza mediante módulos en la parte posterior de la Estación Espacial Internacional (ISS), como Progress, ATV (en la foto a continuación) o, si es necesario, el Módulo de Servicio en sí.

Hay dos tipos de reinicio: una sola quemadura y dos quemas. Un reinicio de una sola quemadura implica un disparo de los propulsores. El impacto del disparo es un aumento de altitud en el lado opuesto del planeta. Este tipo de rebote se realiza para pequeños refuerzos porque cambia la excentricidad de la órbita.

La idea general es que si creamos un delta-v en un punto, ese delta-v afectará al vehículo en toda su órbita. Entonces, en la imagen de arriba podemos ver que durante la primera mitad de la órbita (moviéndose en sentido contrario a las agujas del reloj) levanta la EEI de su órbita nominal. Pero una vez que pasamos el punto de 180 grados, podemos ver que el delta-v ahora baja la ISS a su punto original.

Un reboost de dos quemaduras comienza esencialmente como un reboost de una sola quemadura, pero en el punto de 180 grados dispara los propulsores nuevamente para cancelar el delta-v original. Esto da como resultado que la ISS se encuentre en una nueva órbita circular a la altitud de la segunda quemadura.

La envoltura de diseño de la ISS es mantenerlo entre 280 km y 460 km. Pero no solemos reboostizar hasta 460 km y luego descender a 280 km. La razón de esto es que no queremos que los vehículos visitantes trabajen tan duro y quemen tanto combustible para llegar a 460 km.

Entonces, eso significa que hacemos reinicios más pequeños y más frecuentes. Ocurren aproximadamente una vez al mes e involucran un delta-v de aproximadamente 2 m / s e involucran propulsores durante aproximadamente 900 segundos, aunque eso es variable dependiendo del módulo que quema.

Muy a menudo, los reinicios se realizan mediante un módulo Progress adjunto. Usualmente usamos los propulsores más pequeños en el vehículo, porque no queremos que la aceleración en el vehículo afecte en gran medida la ciencia de la carga útil en curso. Normalmente usamos cuatro propulsores que tienen una fuerza de 13.3 kg-f (29.3 lbf) cada uno.

Robert Frost ya ha respondido a esta pregunta mejor que yo.

La Estación Espacial Internacional se encuentra en una órbita circular alrededor de un globo terráqueo llamado Tierra. Pero si intentas estirar el globo en un mapa plano, parece un patrón de onda sinusoidal. Este mapa de tierra plana es probablemente la razón por la que piensas que no es una órbita circular. Debajo de la imagen aquí hay una animación de lo que realmente está sucediendo.

Debido a la inclinación de la órbita, la estación espacial nunca sobrepasa ninguno de los polos. Entonces, en la imagen de onda sinusoidal de arriba, verá que parece curvarse lejos de los polos. A continuación, puede ver cómo la ISS viaja por todo el mundo para producir una órbita en un mapa plano como el anterior.

La solución a la mecánica orbital, un satélite y una masa central, en una gravedad constante que tira de un objeto con una alta velocidad tangencial en una órbita, es una elipse. Una elipse, con una excentricidad cero es un círculo y también una solución. Depende de las condiciones iniciales, cuál aplica.

¿Por qué la ISS no está en una órbita circular?

Porque “casi circular” es lo suficientemente bueno.