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Apolo y mecánica orbital: decadencia orbital si la quema de la Inyección Trans-Tierra (TEI) había fallado

Estoy leyendo a Jim Lovell (Apolo 8 y 13) y el libro de Jeffrey Kluger Apolo 13 que es una lectura fantástica sobre una época pasada de la que sólo tengo recuerdos de jardín de infantes. En la página 54 hay un párrafo que dice (el énfasis es mío):

Además, a diferencia de la LOI quemar, durante TEI no habría libre retorno honda para enviar el barco a casa en caso de que el motor fallara luz. Si la hidracina, la dimetilhidrazina y el tetróxido de nitrógeno no se mezcló y quemó y descargó así, Frank Borman, Jim Lovell, y Bill Anders se convertiría en un satélite permanente de la Luna de la Tierra satélite, expirando por asfixia en una semana y luego Continúa para rodear la luna, una vez cada dos horas, por cientos - no miles; no, millones - de años.

El Apolo 8 estaba en una órbita elíptica de 169,1 × 60,6 millas. Soy escéptico sobre cuánto tiempo sería estable una órbita así. Mis habilidades en mecánica orbital son rudimentarias en el mejor de los casos y sé que no hay atmósfera que cause el decaimiento orbital debido a la resistencia atmosférica. Pero he oído hablar de otros efectos que causan la decadencia de las órbitas con el tiempo, como las variaciones en el campo gravitatorio de la luna (anomalías de densidad, mascarones). Esto puede causar que los satélites lunares eventualmente se estrellen contra la Luna. ¿Alguien puede estimar cuánto tiempo duraría esto en el caso de la órbita lunar del Apolo 8?

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Ophir Yoktan Puntos 161

Su escepticismo está bien fundado en este caso. Para una órbita baja como esta, la perturbación principal será de la concentraciones de masa (coloquialmente "masones") en la Luna, que producen grandes variaciones en el campo gravitatorio. La escala de tiempo relevante es probablemente semanas en el mejor de los casos.

La órbita del subsatélite Apolo 16 PFS-2 decayó tan rápidamente que el instrumento impactó en la Luna después de sólo 34 días . El Misión GRAIL (en el momento de escribir esta respuesta a mediados de mayo de 2012, en la fase de ciencia) planeaban aprovechar este comportamiento para variar suavemente las órbitas y estudiar el campo gravitatorio de la Luna. Las naves espaciales fueron planeado para su desmantelamiento el 29 de mayo de 2012 y se esperaba que impactara en el plazo de un mes .

Cabe señalar que en algunas inclinaciones, las órbitas bajas pueden ser mucho más estables (7º, 50º, 76º y 86º), pero Apolo 8 fue insertado a 12º. Con esta inclinación se observó que la órbita se vio perturbada por varios kilómetros en el curso de la misión de 20 horas.

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