Что определяет стабильную орбиту?

Нет четкого определения того, что такое стабильная орбита. Орбиты могут длиться сотни или тысячи лет, миллионы, миллиарды или даже триллионы лет. Нет четкого и четкого определения между стабильным и нестабильным.

Хаббл, например, совершает оборот вокруг Земли каждые 97 минут, и ожидается, что через несколько лет, в основном из-за очень небольшого сопротивления воздуха, он упадет на Землю. Многие спутники, поскольку их оборудование не вечно, спроектированы так, чтобы постепенно замедляться из-за сопротивления воздуха и падать на Землю после нескольких десятилетий эксплуатации. Спутники можно расположить там, где они остаются на орбите намного дольше, просто переместив их немного дальше, но в этом мало пользы. Выгодно, когда спутники падают на Землю после того, как они отслужили свое.

Орбиты вокруг Луны более нестабильны, чем орбиты вокруг Земли по двум причинам. Во-первых, потому что Луна гравитационно неровная, поэтому низкие орбиты вокруг Луны не остаются на месте очень долго. Смотрите здесь .

и два, потому что Земля преобладает в гравитации, поэтому у Луны нет очень большой холмистой сферы. Небесная механика не любит, когда у спутников есть спутники. Смотрите здесь и здесь . У нашей Луны мог бы быть спутник, но он, вероятно, не был бы стабильным очень долго, по крайней мере, недолго в масштабе небесного времени.

Троянские точки, L4 и L5, как правило, стабильны в Системе, где большее тело (Земля) более чем в 25 раз массивнее меньшего тела (Луны), но орбита нашей Луны слишком эксцентрична и слишком хаотична для лунных троянских точек. стабильно в любой период времени. Точки L4 и L5 Земли вокруг Солнца более стабильны, и в троянских точках Земли есть несколько небольших астероидов. L4 и L5 Луны нестабильны, потому что Луна слишком сильно качается на своей орбите. Эксцентриситет и возмущения имеют тенденцию дестабилизировать точки L4 и L5. Тем не менее, L4 и L5 Луны более стабильны, чем L1, L2 и L3.

Луна Марса Фобос находится на затухающей орбите , которая может длиться всего 10 миллионов лет или около того.

Наша Луна, однако, хоть и медленно удаляется от Земли, достаточно стабильна, чтобы пережить наше Солнце. Она стабильна в масштабах многих миллиардов лет.

Что касается вашего вопроса «продлить орбиту с помощью силы Луны», Луна имеет тенденцию дестабилизировать, а не стабилизировать орбиты вокруг Земли.

Но хотя точки L1 и L2 не являются гравитационно стабильными, они по-прежнему являются полезными местами для спутников, поскольку требуют меньшей корректировки. Спутники с орбитами, которые движутся вокруг точек Лагранжа, часто используются в качестве полезных локаций.

Возьмите эту причудливую орбиту вокруг Луны, где спутник НАСА переходит из L2 в L1 и теоретически может перемещаться туда и обратно, не затрачивая слишком много энергии. Это ни в коем случае не «стабильная» орбита, но это пример нестабильной, но полезной орбиты для жизни спутника.

Источник

Телескоп Джеймса Уэбба, когда он будет запущен, будет вращаться вокруг земной точки Лагранжа L2, которая не является стабильной, но требует относительно небольших корректировок, чтобы оставаться в этом порядке. Это также полезно, потому что Земля почти полностью затеняет его от солнца и лучше всего работает в холодном космосе, вдали от солнечного света.

Источник .

Это 2 примера полезных, но нестабильных орбит.

Орбита Юпитера вокруг Солнца, например, вероятно, будет стабильной в течение триллионов лет. Спутники Юпитера вокруг Юпитера? Трудно сказать, учитывая 4 галилеевых спутника, трудно предсказать их орбиты в течение длительного периода времени.
.

Орбита Луны стабильна на временной шкале в миллиарды лет. Низкая околоземная орбита не является стабильной в долгосрочной перспективе. Однако геостационарные орбиты очень долгоживущие. Спутники на геостационарной орбите в конечном итоге будут возмущены (некоторые столкнутся с Землей, некоторые, вероятно, убегут). Но это займет гораздо больше времени, чем продолжительность жизни человека. Для практических целей геостационарные орбиты стабильны. Геостационарные спутники используют двигатели для удержания станции, а не для предотвращения падения их орбиты.

Считается, что за пределами Земли орбиты планеты стабильны. Существует очень небольшая вероятность того, что между Меркурием и Юпитером может развиться резонанс, который может привести к существенному изменению орбиты Меркурия (или даже к столкновению с другой планетой) в течение примерно 3 миллиардов лет. Известно, что Солнечная система технически хаотична . Пока орбиты планет не изменятся, невозможно предсказать положение планет примерно через 50-100 миллионов лет.

Стабильность Солнечной системы и геостационарной орбиты контрастирует с действительно нестабильными орбитальными конфигурациями. LEO нестабилен из-за атмосферного сопротивления. Многие конфигурации с тремя телами нестабильны и приводят к выбросу одного члена системы.

Система трех тел может быть периодической, но неустойчивой в том смысле, что возмущение системы приводит к хаосу и выбросу одного из членов системы.