Energia caratteristica

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 $C_3$ ed è definita come il quadrato della velocità di eccesso iperbolico:

$C_3:=v_{\mathrm{\infty }}^2=-\frac{\mu }{a}$

dove:

• $\mu$ è la costante gravitazionale planetaria e dipende solo dalla massa del corpo celeste;
• $a$ 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; 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
Template:Bandiera Delta IV Heavy	9588	8000	ND
Template:Bandiera Ariane 5	6600	>3190	ND
Template:Bandiera Atlas V	6500	5500	850
Template:Bandiera Proton	4838	4279	1061
Template:Bandiera Lunga Marcia 3C	2300	1700	ND
Template:Bandiera Sojuz	1600	1220	1220
Template:Bandiera Taurus	329	263	35

Bibliografia

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