In astrodinamica l'energia caratteristica è una misura dell'eccesso di energia specifica (ovvero energia per unità di massa) che è necessaria per sfuggire all'attrazione di un corpo celeste.
Viene comunemente indicata con il simbolo ed è definita come il quadrato della velocità di eccesso iperbolico:
dove: è la costante gravitazionale planetaria e dipende solo dalla massa del corpo celeste; è il semiasse maggiore dell'orbita.
L'energia caratteristica viene utilizzata come parametro di costo per le orbite e le traiettorie orbitali e come parametro di confronto per i lanciatori.
In particolare, valori di C3 maggiori di zero indicano traiettorie in cui il veicolo spaziale sfugge all'influenza gravitazionale del corpo celeste (orbite iperboliche); ad esempio, traiettorie di trasferimento dalla Terra a Marte hanno valori di C3 intorno a 10 km²/s², mentre trasferimenti verso i pianeti più esterni possono richiedere 50–100 km²/s².
Valori negativi di C3 invece caratterizzano le orbite ellittiche;Può sembrare strano che un parametro definito come il quadrato di una velocità possa assumere valori negativi. In realtà, la velocità di eccesso iperbolico è correttamente definita solo per orbite iperboliche, pertanto l'energia caratteristica perde significato fisico nel caso di orbite ellittiche e viene usata solamente come parametro di confronto. In particolare, una traiettoria di ritorno libero per la Luna ha un C3 intorno a -2 km²/s².
Nei lanciatori, C3 viene usato per determinare il carico che può essere inserito in una determinata orbita. La tabella seguente mostra alcuni esempi di lanciatori e la massa trasportabile a seconda dell'energia caratteristica della traiettoria.
+ Massa trasportabile (kg) a seconda della traiettoria Lanciatore C3 = 0 km²/s² C3 = 10 km²/s² C3 = 100 km²/s² Delta IV Heavy 9588 8000 ND Ariane 5 6600 >3190 ND Atlas V 6500 5500 850 Proton 4838 4279 1061 Lunga Marcia 3C 2300 1700 ND Sojuz 1600 1220 1220 Taurus 329 263 35
Note
Bibliografia
Categoria:Meccanica celeste Categoria:Astronautica