El pasado sábado se logró la inserción en órbita halo (HOI) de la nave espacial observatorio solar Aditya-L1. Para completar esta fase final de la maniobra, se activaron brevemente los motores de control.
La órbita de la nave espacial Aditya-L1 es una órbita periódica de Halo que se encuentra aproximadamente a 1,5 millones de kilómetros de la Tierra en la línea Sol-Tierra en continuo movimiento con un período orbital de aproximadamente 177,86 días terrestres. Esta órbita de Halo es una órbita periódica tridimensional en L1 que involucra al Sol, la Tierra y una nave espacial. Esta órbita de halo específica se selecciona para garantizar una vida útil de la misión de cinco años, minimizando las maniobras de mantenimiento de la posición y, por tanto, el consumo de combustible, y garantizando una visión continua y sin obstáculos del sol.
La misión Aditya-L1 es un observatorio solar indio en el punto Lagrangiano L1 para “observar y comprender la dinámica cromosférica y coronal del Sol” de forma continua. Colocar el Aditya-L1 en una órbita de halo alrededor del punto L1 tiene ventajas en comparación con colocarlo en una órbita terrestre baja (LEO):
– Proporciona un cambio suave de velocidad entre el Sol y la nave espacial a lo largo de la órbita, apropiado para la heliosismología.
– Está fuera de la magnetosfera de la Tierra, por lo que es adecuado para el muestreo «in situ» del viento y las partículas solares.
– Permite la observación continua y sin obstáculos del Sol y la vista de la Tierra para permitir la comunicación continua con las estaciones terrestres.
– Inserción de la órbita de halo.
El proceso de inserción en la órbita del halo comenzó cuando la nave cruzó el plano XZ en el sistema giratorio Sol-Tierra-L1, con el estado orbital requerido. La maniobra de inserción es esencial para anular los componentes de velocidad X y Z y alcanzar la velocidad Y requerida en el marco giratorio L1 para la órbita de Halo requerida. La órbita de Halo objetivo para Aditya-L1 es Ax: 209.200 kilómetros, Ay: 663.200 kilómetros y Az: 120.000 kilómetros (los semiejes de la órbita tridimensional de Halo, consulte la figura).
La inserción de Aditya-L1 en esta órbita de Halo presenta una fase crítica de la misión, que exigía navegación y control precisos. Una inserción exitosa implicó además una monitorización constante junto con el ajuste de la velocidad y posición de la nave espacial mediante el uso de propulsores a bordo. El éxito de esta inserción no sólo significa las capacidades de ISRO en maniobras orbitales tan complejas, sino que también da confianza para manejar futuras misiones interplanetarias.
Aditya-L1 fue diseñado y realizado en el Centro de Satélites UR Rao (URSC) con la participación de varios centros ISRO. Las cargas útiles a bordo del Aditya-L1 fueron desarrolladas por los laboratorios científicos indios IIA, IUCAA e ISRO. La nave espacial Aditya-L1 fue lanzada por PLSV-C57 el 2 de septiembre de 2023 desde SDSC SHAR, a una órbita de estacionamiento elíptica (EPO) de 235,6 kilómetros por 19502,7 kilómetros. Desde aquí, Aditya-L1 emprendió un extraordinario viaje hacia el punto de Lagrange Sol-Tierra-L1, con la ayuda del sistema de propulsión a bordo, aumentó progresivamente su tamaño orbital y avanzó hacia el punto L1. Se ejecutaron cinco encendidos de motores líquidos (LEB) durante la fase de órbita terrestre; Elevó gradualmente el apogeo del EPO para alcanzar la trayectoria deseada con la quinta quemadura, conocida como maniobra de inyección trans-L1 (TL1I). La estrategia de maniobra está cuidadosamente diseñada para minimizar la adición incremental de velocidad (ΔV) para alcanzar la órbita del halo L1 objetivo y al mismo tiempo restringir el número de pases de perigeo para minimizar la exposición de la nave espacial a los cinturones de radiación de Van Allen de alta radiación. Para abordar los errores durante la fase TL1I, se realizó un breve encendido de los motores, llamado TCM-1, el 5 de octubre de 2023, y otro TCM-2 el 14 de diciembre de 2023 para garantizar el cumplimiento de los parámetros de condición de inserción en la órbita de Halo. La nave espacial se sometió a una fase de crucero que duró aproximadamente 110 días para alcanzar la condición actual antes del HOI previsto para el 6 de enero de 2024. Todas las cargas útiles se probaron durante la fase de precomisionamiento y se confirma que el rendimiento de todas ellas es satisfactorio.
La siguiente imagen muestra gráficamente el proceso de inserción de la órbita de Halo en una imagen de dos dimensiones. La nave espacial Aditya-L1 se movía desde la Tierra hacia el punto L1 en dirección al Sol. El disparo de TCM1 y 2 orientó la nave espacial hacia la órbita de Halo, haciéndola alcanzar la condición HOI (que es una condición de consumo mínimo de combustible) el 6 de enero de 2024 (marcada por el punto rojo). El disparo final se realizó en este punto, alineando la nave espacial con la órbita de Halo. Si la maniobra HOI no se hubiera realizado como se hizo hoy, la nave espacial se habría movido en la dirección marcada (Sin HOI).
