Mantenimento orbitale

Nell'astrodinamica, il mantenimento orbitale (in inglese orbital station-keeping) consiste nel mantenere un veicolo spaziale a una distanza fissa da un altro veicolo o corpo celeste. Richiede una serie di manovre orbitali effettuate con accensioni dei propulsori per mantenere il veicolo inseguitore/attivo nella stessa orbita del veicolo bersaglio/passivo. Per molti satelliti in orbita terrestre bassa, gli effetti delle forze non kepleriane, ossia le deviazioni della forza gravitazionale della Terra rispetto a quella di una sfera omogenea, le forze gravitazionali del Sole/Luna, la pressione della radiazione solare e la resistenza aerodinamica devono essere contrastati.

La deviazione del campo gravitazionale terrestre rispetto a quello di una sfera omogenea e le forze gravitazionali del Sole e della Luna generalmente perturbano il piano orbitale. Per un'orbita eliosincrona, la precessione del piano orbitale causata dall'ellitticità della Terra è una caratteristica desiderabile che fa parte del progetto della missione, ma il cambiamento dell'inclinazione causato dalle forze gravitazionali del Sole e della Luna è indesiderato. Per i satelliti geostazionari, il cambiamento dell'inclinazione causato dalle forze gravitazionali del Sole e della Luna deve essere contrastato con una spesa piuttosto elevata di carburante, poiché l'inclinazione deve essere mantenuta sufficientemente piccola affinché il veicolo possa essere tracciato da antenne omnidirezionali.

Per i veicoli in orbita bassa, gli effetti della resistenza aerodinamica devono spesso essere compensati, spesso per evitare il rientro; per le missioni che richiedono un'orbita sincronizzata accuratamente con la rotazione della Terra, ciò è necessario per evitare un accorciamento del periodo orbitale.

La pressione della radiazione solare generalmente perturba l'eccentricità (cioè il vettore di eccentricità). Per alcune missioni, questo deve essere contrastato attivamente con manovre. Per i satelliti geostazionari, l'eccentricità deve essere mantenuta sufficientemente piccola affinché il satellite possa essere tracciato con un'antenna omnidirezionale. Anche per i satelliti per l'osservazione della Terra, per i quali è desiderabile un'orbita molto ripetitiva con una traccia a terra fissa, il vettore di eccentricità dovrebbe essere mantenuto il più fisso possibile. Gran parte di questa compensazione può essere effettuata utilizzando un'orbita congelata (stabile), ma spesso sono necessari propulsori per manovre di controllo di precisione.

Per i veicoli in un'orbita halo attorno a un punto di Lagrange, il mantenimento dell'orbita è ancora più fondamentale, poiché un'orbita del genere è instabile; senza un controllo attivo con accensioni dei propulsori, la minima deviazione di posizione o velocità porterebbe il veicolo a lasciare completamente l'orbita.^[1]