Dinâmica do swing-by: análise das limitações pela aproximação das cônicas conjugadas

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2018
Autor(a) principal: Rodolfo Batista Negri
Orientador(a): Antonio Fernando Bertachini de Almeida Prado, Alexander Sukhanov
Banca de defesa: Diogo Merguizo Sanchez, Jorge Kennety Silva Formiga
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação do INPE em Mecânica Espacial e Controle
Departamento: Não Informado pela instituição
País: BR
Resumo em Inglês: The swing-by maneuver is a technique used to change the energy of a spacecraft by using a close approach in a celestial body. This procedure was used many times in real missions. Usually, the first approach to design this type of mission is based in the patched-conics model, which splits the maneuver into three phases modeled by the two-body dynamics. This approach causes an error in the estimation of the various physical quantities involved, which depends on the geometry of the maneuver and the system of primaries considered. Therefore, the goal of this work is to study the errors caused by this approximation. The comparison of the results are made with the trajectories obtained using the more realistic circular restricted three-body problem, assumed here to give the real values for the maneuver. The results shown here describe the effects of each parameter involved in the swing-by. Firstly, an analysis of the errors in a maneuver applied to the Moon is performed. The study is then generalized to cover different mass parameters, and its influence is analysed to give an idea of the amount of the error expected for a given system of primaries. The results presented here may help in estimating errors in the preliminary mission analysis using the patched-conics approach.
Link de acesso: http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m21b/2018/02.26.14.54
Resumo: A manobra de swing-by é uma técnica utilizada para alterar a energia de uma espaçonave por meio de uma aproximação com um corpo celeste. Esse procedimento foi utilizado milhares de vezes em missões reais. Usualmente, a primeira abordagem para projetar esse tipo de missão é baseada no modelo das Cônicas Conjugadas, o qual divide a manobra em três etapas estudadas pela dinâmica de dois corpos. Esse procedimento leva a um erro na estimação das várias quantidades físicas envolvidas, que dependem da geometria da manobra e do sistema de primários considerado. Portanto, o objetivo deste trabalho é estudar os erros causados por essa aproximação. A comparação dos resultados é feita com as trajetórias obtidas utilizando o modelo mais realista do Problema Circular Restrito de Três Corpos, assumido aqui como fornecendo os valores reais correspondentes a manobra. Os resultados aqui apresentados descrevem os efeitos de cada parâmetro relacionado ao swing-by. Primeiramente, uma análise dos erros na manobra aplicada à Lua é realizada. O estudo é então generalizado para cobrir diferentes parâmetros de massa, e suas influências são analisadas para se obter uma ideia da quantidade de erro esperada para um determinado sistema de primários. Os resultados aqui apresentados podem ajudar na estimação de erros em uma análise preliminar de missão utilizando a aproximação das Cônicas Conjugadas.