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Órbita de transferencia de Hohmann

1925-01-01
  • Walter Hohmann
Nave espacial realizando una maniobra de transferencia de Hohmann en astrodinámica.

(Imagen generada únicamente con fines ilustrativos)

Una transferencia de Hohmann es una maniobra orbital que mueve una nave espacial entre dos órbitas circulares coplanares mediante dos impulsos de motor. Generalmente, es la maniobra de dos encendidos más eficiente en términos de consumo de combustible. La órbita de transferencia es una elipse tangente a las órbitas inicial y final en su apoápsis y periápsis, requiriendo un encendido para entrar en la elipse y otro para circularizar.

La maniobra de transferencia de Hohmann, descrita por Walter Hohmann en su libro de 1925 «La alcanzabilidad de los cuerpos celestes», proporciona una base para transferencias orbitales eficientes. El proceso comienza con la nave espacial en una órbita circular estable. El primer impulso, un impulso directo (en la dirección del movimiento), se aplica instantáneamente. Esto añade energía a la órbita, transformándola de un círculo en una elipse. El punto de aplicación del impulso se convierte en el periapsis (punto más bajo) de esta nueva elipse de transferencia, y su apoapsis (punto más alto) se diseña para que sea tangente a la órbita circular final deseada.

La nave espacial luego se desplaza por esta trayectoria elíptica, generalmente durante medio período orbital. Al alcanzar el apoapsis de la elipse de transferencia, se ejecuta una segunda ignición prograda. Este segundo impulso agrega más energía, elevando el periapsis de la órbita para que coincida con el apoapsis, circularizando así la órbita a la nueva altitud más alta. Si bien la transferencia de Hohmann es la más delta-v Si bien es eficiente en muchos casos, también requiere mucho tiempo. Para transferencias en las que la relación entre los radios orbitales final e inicial es muy grande (superior a aproximadamente 11,94), una transferencia bielíptica puede ser más eficiente en cuanto al consumo de combustible, aunque tarda aún más.

UNESCO Nomenclature: 3301
Ingeniería aeroespacial

Tipo

Sistema abstracto

Ruptura

Incremental

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • Leyes del movimiento planetario de Johannes Kepler
  • Ley de Isaac Newton gravitación universal
  • La solución del problema de los dos cuerpos en la mecánica celeste

Aplicaciones

  • transferencia de satélites desde órbita terrestre baja (leo) a órbita geoestacionaria (geo)
  • enviar sondas desde la órbita de la Tierra a la órbita de Marte.
  • Planificación de maniobras de encuentro para estaciones espaciales
  • Diseño de trayectoria estándar para misiones interplanetarias

Patentes:

NA

Ideas para posibles innovaciones

  • automated systems for executing multi-stage hohmann transfers for constelaciones de satélites
  • Equivalentes de bajo empuje de transferencias de Hohmann utilizando trayectorias espirales para propulsión eléctrica
  • Software para calcular ventanas de lanzamiento óptimas basadas en alineaciones de transferencia de Hohmann
  • ‘hohmann-cycler’ concepts for regular transport between earth and mars
  • Transferencias Hohmann modificadas que incluyen una maniobra de cambio de plano a mitad de ruta
  • Herramientas educativas que visualizan los cambios de energía durante una transferencia de Hohmann.
  • Vehículos de servicio en órbita que utilizan transferencias Hohmann para moverse entre satélites clientes
  • Algoritmos para encontrar transferencias tipo Hohmann en sistemas complejos de múltiples cuerpos como el sistema de Júpiter.
  • Kits de misión estandarizados para cubesats preprogramados para transferencias Hohmann de la órbita de la Luna a la Tierra.
  • Instrumentos financieros para protegerse contra la volatilidad de los precios del combustible en las rutas estándar de Hohmann
Relacionado con: transferencia de Hohmann, maniobra orbital, astrodinámica, delta-v, eficiencia de combustible, órbita elíptica, apoapsis, periapsis, mecánica orbital, Walter Hohmann.

Contexto histórico

Órbita de transferencia de Hohmann

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1924
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(Si la fecha es desconocida o no es relevante, por ejemplo "mecánica de fluidos", se proporciona una estimación redondeada de su aparición notable)

décimo año aniversario

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