O que é determinação de órbita?
Na astronomia, a determinação da órbita significa prever como os objetos no espaço se orbitam. Existem vários métodos para fazer essas previsões. O método inicial de determinação da órbita é o método mais fácil e requer duas medições para encontrar a direção e a velocidade de um corpo em órbita. O método dos mínimos quadrados é mais preciso, mas requer muitas estimativas da mesma órbita para produzir uma previsão da direção, velocidade e erro de órbita. O método de processamento seqüencial é o mais preciso e requer muitas estimativas de erro de órbita dos modelos anteriores. Este método produz novos modelos orbitais que levam em consideração os vários fatores que causam erros de órbita, como pequenas colisões com poeira espacial.
A aplicação da determinação da órbita varia de satélites de posicionamento global (GPS) a órbitas em estrela binárias. O erro de órbita pode causar grandes problemas no sistema GPS e precisa ser constantemente monitorado. Espera-se que objetos programados para colidir com a Terra sejam previstos com métodos de determinação orbital antes do impacto.
A determinação inicial da órbita tem sido usada ao longo da história e desenvolvida de forma independente por muitos astrônomos. Foi usado por Johannes Kepler para derivar suas três leis do movimento planetário. O primeiro modelo de órbita preciso para o planeta Marte também foi desenvolvido usando a determinação inicial da órbita.
Desde que foi desenvolvido por Carl Friedrich Gauss em 1801, o método dos mínimos quadrados substituiu o uso da determinação inicial da órbita. Um período orbital é um loop completo de uma órbita. O método do quadrado mínimo mostra que, entre períodos orbitais completos, sempre existem erros que se formam devido a forças e interações desconhecidas do corpo em órbita durante a viagem. A determinação inicial da órbita não leva em consideração os dados anteriores. É apenas o primeiro passo na determinação moderna da órbita, porque o método dos mínimos quadrados calcula o erro de órbita.
O método de processamento seqüencial é o mais preferido devido à modelagem por computador. Com esse método e o Teorema de Sherman, os astrônomos desenvolvem modelos orbitais com o uso de computadores para encontrar a posição futura, velocidade, direção e erro orbital com dados muito limitados. O Teorema de Sherman requer outra etapa matemática do método de processamento seqüencial, chamado linearização.
A matemática complexa e os dados extensos necessários para o uso do método de processamento seqüencial geralmente não estão disponíveis, portanto os astrônomos produzem estimativas para o método de processamento seqüencial. Isso reduz a dificuldade da determinação da órbita, mas aumenta ligeiramente o erro de órbita. Esse processo é chamado de referência de estimativa de estado. Os astrônomos usam referência e linearização de estimativa de estado somente quando os dados orbitais que estão estudando são muito pequenos para usar os métodos não lineares de processamento seqüencial.