Trasferimento in orbita geostazionaria
Un'orbita di trasferimento geostazionaria (GTO) è una tipologia di trasferimento alla Hohmann relativo alla Terra tra una low earth orbit (LEO) e una Orbita geostazionaria (GEO). È un ellissi in cui il perigeo è un punto sull'orbita terrestre bassa e l'apogeo è alla stessa distanza dalla terra dell'orbita geostazionaria.
Più genericamente, un'orbita di trasferimento geostazionaria è un'orbita intermedia tra una Low earth orbit e un'Orbita geostazionaria.
Un vettore può trasferirsi in un'orbita di trasferimento geostazionaria accendendo un motore alla tangente della LEO per aumentarencio l'inclinazione della LEO (l'angolo tra il piano dell'orbita e il piano equatoriale) è determinato dalla latitudine del luogo di lancio e dalla direzione del lancio. L'Orbita geostazionaria mantiene la stessa inclinazione. Per ottenere un'orbita geostazionaria l'inclinazione deve essere ridotta a zero. Quest'operazione viene eseguita alla quota di Orbita geostazionaria perchè richiede meno energia che la stessa operazione a quota di Low Earth Orbit. Questo perchè il () necessario per un certo cambio di inclinazione dell'orbita è direttamente proporzionale alla velocità orbitale, che è minore all'apogeo dell'orbita. Il ΔV necessario per un cambio di inclinazione sia nel Nodo ascendente sia nel Nodo discendente è calcolato nel seguente modo:
Prendento come esempio una GTO di un Ariane V con un semiasse maggiore dell'orbita di 24.582 km, la velocità al perigeo dell'orbita è 9.88 km/s, mentre all'apogero è di 1.64 km/s.
Un vettore può trasferirsi in un'orbita di trasferimento geostazionaria accendendo un motore alla tangente della LEO per aumentare la sua velocità. Di solita questa funzione è affidata allo stadio superiore del razzo. Una volta nella GTO di solito è il satellite stesso che effettua la conversione in orbita geostazionaria accendendo i motori alla tangente all'orbita nell'apogeo. Pertanto la capacità di carico di un razzo in grado di lanciare diversi satelliti è di solito esplicata in termini di un certo quantitativo di massa inserito in un orbtia di trasferimento geostazionaria. Alternativamente il vettore può effettuare direttamente il trasferimento in orbita geostazionaria, questo però riduce considerevolmente il carico utile trasportabile.
Per esempio, la capacità di carico del razzo Delta IV in configurazione "Heavy":
- GTO- 12 757 kg, teoricamente la capacità maggiore disponibile attualmente.
- GEO- 6 276 kg
Di solito l'inserimento in orbita geostazionaria viene effettuato al nodo ascendente, perchè la maggior parte dei siti di lancio è situata nell'emisfero boreale.
Lo stadio superiore del razzo
Nella maggior parte dei casi, gli stadi superiori dei razzi sono lasciati nella GTO, occasionalmente vengono lasciati nella GEO, come il Proton Block DM. Se il perigeo della GTO è configurato in modo da essere abbastanza basso lo stadio usato potrà essere fatto rientrare nell'atmosfera, evitando pericoli di collisioni nell'anello geostazionario.
I lanciatori pesanti sono gli unici capaci di portare i satelliti più pesanti in orbita geostazionaria o geosincrona. La capacità di eseguire trasferimenti geostazionati è cruciale per il posizionamento di satelliti moderni, come lo è per il successo di programmi spaziali diretti verso Marte, Luna o altre regioni del sistema solare.
