Halo orbit - Halo orbit

Halo orbit
Visão polar
Visão equatorial
Animação de SOHO da trajetória
   Terra  ·    SOHO
As órbitas de halo orbitam os pontos Lagrangianos L 1 , L 2 ou L 3 (órbitas não mostradas no diagrama).

Uma órbita de halo é uma órbita tridimensional periódica próxima a um dos pontos L 1 , L 2 ou L 3 de Lagrange no problema de três corpos da mecânica orbital . Embora um ponto de Lagrange seja apenas um ponto no espaço vazio, sua característica peculiar é que ele pode ser orbitado por uma órbita de Lissajous ou uma órbita de halo. Isso pode ser pensado como resultado de uma interação entre a atração gravitacional dos dois corpos planetários e o Coriolis e a força centrífuga em uma espaçonave. As órbitas de halo existem em qualquer sistema de três corpos, por exemplo, o sistema Sol - Terra - Satélite em órbita ou o sistema Terra - Lua - Satélite em órbita. Existem "famílias" contínuas de órbitas de halo do norte e do sul em cada ponto de Lagrange. Como as órbitas do halo tendem a ser instáveis, a manutenção da estação pode ser necessária para manter um satélite em órbita.

A maioria dos satélites em órbita de halo serve a propósitos científicos, por exemplo, como telescópios espaciais .

Definição e história

Robert W. Farquhar usou pela primeira vez o nome "halo" em 1966 para órbitas em torno de L 2 feitas periódicas usando propulsores. Farquhar defendeu o uso de espaçonaves em uma órbita além da lua (Terra-Lua L 2 ) como uma estação retransmissora de comunicações para uma missão Apollo ao outro lado da Lua . Uma espaçonave em tal órbita estaria em visão contínua da Terra e do outro lado da Lua, enquanto uma órbita de Lissajous às vezes faria a espaçonave ir para trás da lua. No final, nenhum satélite retransmissor foi lançado para a Apollo, uma vez que todos os pousos foram no lado próximo da lua.

Em 1973, Farquhar e Ahmed Kamel descobriram que quando a amplitude no plano de uma órbita de Lissajous fosse grande o suficiente, haveria uma amplitude fora do plano correspondente que teria o mesmo período, então a órbita deixou de ser uma órbita de Lissajous e se tornou aproximadamente uma elipse. Eles usaram expressões analíticas para representar essas órbitas de halo; em 1984, Kathleen Howell mostrou que trajetórias mais precisas podiam ser computadas numericamente. Além disso, ela descobriu que, para a maioria dos valores da razão entre as massas dos dois corpos (como a Terra e a Lua), havia um intervalo de órbitas estáveis.

A primeira missão a usar uma órbita de halo foi a ISEE-3 , uma espaçonave conjunta da ESA e da NASA lançada em 1978. Ela viajou para o ponto Sol-Terra L 1 e lá permaneceu por vários anos. A próxima missão a usar uma órbita de halo foi o Observatório Solar e Heliosférico (SOHO), também uma missão conjunta da ESA / NASA para estudar o Sol, que chegou ao Sol-Terra L 1 em 1996. Usava uma órbita semelhante à ISEE-3. Embora várias outras missões desde então tenham viajado para pontos de Lagrange, eles normalmente usaram as variações não periódicas relacionadas chamadas órbitas de Lissajous em vez de uma órbita de halo real.

Em maio de 2018, a ideia original de Farquhar foi finalmente realizada quando a China colocou o primeiro satélite retransmissor de comunicações em uma órbita de halo ao redor do ponto Terra-Lua L 2 . Em 3 de janeiro de 2019, a espaçonave Chang'e 4 pousou na cratera Von Kármán do outro lado da Lua, usando o satélite retransmissor Queqiao para se comunicar com a Terra.

Veja também

Referências

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