Las órbitas más bajas son más rápidas con una velocidad orbital más alta.
Las órbitas más altas son más lentas con una velocidad orbital más lenta.
Su comprensión de “uno necesita una velocidad orbital más alta para entrar en una órbita más alta” … es un error.
La mecánica orbital es contra intuitiva para muchas personas y, por lo tanto, es difícil de entender.
Para comprender mejor esto, veamos cómo pasaría de una órbita más baja a una más alta. La maniobra de transferencia de Hohmann.
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Lo contrario a esto es que debes acelerar dos veces para alcanzar la órbita más alta y ser más lento de lo que comenzaste después de haber acelerado dos veces.
Soy excelente para comprender los conceptos, no tanto para hacer los cálculos reales (las matemáticas son un área débil de la mía), así que voy a usar una calculadora en línea diseñada para un juego de mecánica orbital llamado KSP. No se preocupe, aunque KSP no es perfectamente realista en todos los aspectos, es para este propósito ilustrativo.
Comencemos con la situación. Estás en una órbita de 300 km sobre el planeta Kerbin
(La órbita verde # 1 en la ilustración de arriba)
Quiere ir a una órbita más alta de 500 km.
(La órbita roja # 3)
Sus velocidades orbitales para las 2 órbitas son:
300 km Alt = 2077.2 m / seg
500 km Alt = 1699.6 m / seg
Su velocidad actual es 2077.2 y está en la órbita circular de 300 km.
Debe ingresar una órbita de transferencia de Hohmann, la órbita elíptica amarilla.
Una órbita elíptica tiene un punto bajo en la órbita y un punto alto en la órbita, conocido como Periapsis (Pe) y Apoapsis (Ap).
Cuando quema el programa de su motor (en la dirección de desplazamiento en la órbita), levanta el lado opuesto de su órbita, manteniendo el punto en el que se encuentra.
Entonces hacemos el cálculo y descubrimos que necesita quemar sus motores con un gasto de 96.7 m / s de Delta / v. Esto eleva su lado lejano de la órbita a un Ap 500 km mientras mantiene su Pe aquí en la altitud de 300 km. Ahora está viajando a 2173.9 m / s, que es demasiado rápido para su órbita circular de 300 km y ahora está subiendo hacia la altitud de 500 km en una órbita elíptica.
Ahora aquí está la cosa, y probablemente el punto que no entendiste …
Mientras estás en una órbita circular, y SOLO mientras estás en una órbita circular … tu velocidad es constante. En cualquier punto de una órbita circular, te estás moviendo tangencialmente (en ángulo recto a) la gravedad, lo que te está empujando hacia abajo. Sin embargo, su velocidad tangencial es tan rápida que la gravedad no puede empujarlo lo suficientemente rápido antes de que haya caído alrededor de la curva del planeta.
La gravedad que intenta derribarte quiere hacer que pierdas velocidad, pero al caer hacia el planeta bajo la gravedad te hace ganar velocidad. Cuando estás a velocidad Orbital para una altitud dada, esas fuerzas están perfectamente equilibradas y permaneces a una velocidad constante.
Sin embargo, en una órbita elíptica, las cosas no están tan equilibradas. A medida que asciende hacia su altitud de 500 km Ap … va cuesta arriba contra la gravedad y pierde velocidad. Mientras comenzaste a 2173,9 m / s, cuando alcanzas tu Ap de 500 km, has disminuido a solo 1607,7 m / s
1607.7 m / s es más lento que los 1699.6 m / s necesarios para mantener una órbita circular a esa altitud, por lo que comenzaría a caer hacia el planeta.
A medida que cae, comienza a ganar velocidad nuevamente y finalmente alcanza los 2173.9 m / s nuevamente cuando alcanza los 300 km (su Pe). Esto es demasiado rápido para los 2077.1 m / s para una órbita circular de 300 km y nuevamente, comienza a subir de nuevo hacia 500 km Ap.
Eso es una órbita elíptica. demasiado rápido para la órbita inferior, demasiado lento para la órbita superior, por lo que constantemente se mueve entre ellos ganando y perdiendo velocidad contra la gravedad.
Entonces, lo que ahora hace es realizar una segunda grabación de programa justo cuando llega a Ap.
Debe acelerar desde 1607.7 m / s en Ap hasta los 1699.6 m / s necesarios para una órbita circular a 500 km. Entonces vuelve a encender sus motores, Prograde, para gastar otros 91.9 m / s de Delta / v
Esta maniobra eleva el lado opuesto de su órbita, tal como lo hizo su primera quemadura, solo que esta vez elevará su PE de 300 km para que coincida con su Ap de 500 km, circulando su órbita una vez más.
Ahora está en una órbita circular de 500 km a una velocidad orbital de 1699.6 m / s
Comenzaste a 300 km y una velocidad orbital de 2077.1 m / sy tenías que acelerar dos veces, una para 96.7 m / sy otra vez para 91.9 m / s para llegar a la órbita más alta y más lenta.
Si desea ver más de cerca las matemáticas y las fórmulas reales para calcular estas cosas … Mike Aben tiene una excelente serie de videos en una lista de reproducción llamada “Hagamos las matemáticas” usando KSP para ilustrarlo.
KSP – Hagamos las matemáticas – YouTube
