Trajetórias perturbadas por forças de origem gravitacional e não gravitacional aplicadas a um satélite artificial na vizinhança de Marte, Fobos e Deimos

• Ano de defesa: 2018
• Autor(a) principal: Liana Dias Gonçalves
• Orientador(a): Evandro Marconi Rocco, Rodolpho Vilhena de Moraes
• Banca de defesa: Aguinaldo Cardozo da Costa Filho, William Reis Silva
• Tipo de documento: Tese
• 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
• País: BR
• Resumo em Inglês: The moons system of Mars, composed by Phobos and Deimos, has some special features which represent an interesting study objective: Phobos and Deimos have orbits near to Mars whose orbital radius are approximately 9000 km and 23000 km respectively, in addition these bodies are characterized by irregular shapes. Thus, a mission aiming to orbit one of the natural satellites of Mars, whether for a rapid overflight or landing on the surface, is subject to intense orbital disturbance due to the Mars gravitational attraction, which makes it significantly difficult to maintain the artificial satellite in a stable orbit around the moons for a long period of time. Besides, the non-spherical shape of the moons makes their gravitational field not central. Taking into account the difficulties mentioned, the present work seeks to find cases where it is possible to keep the satellite near to the moons for the maximum possible time. For this study was considered the perturbation due to the gravitational potential of Mars, considering the expansion of the spherical harmonics up to degree and order 80 and a polyhedral model for the mass distribution of Phobos, and also the gravitational attraction of the Sun and Deimos for the case of the satellite in the Phobos vicinity, and Phobos for the case of the satellite in the Deimos vicinity. Therefore this study intends to contribute to the search for trajectories in the Phobos and Deimos vicinity, as well as to study how to maneuver the vehicle so as to bring it closer to the surface of the moon, which are significantly important knowledge for missions that aim to overflight and landing.
• Link de acesso: http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m21c/2018/04.17.17.02

O sistema composto por Marte, Fobos e Deimos possui algumas características particulares que compõem um interessante objetivo de estudo: Fobos e Deimos possuem órbitas próximas a Marte cujos raios orbitais são de aproximadamente 9000 km e 23000 km, respectivamente, além de um formato irregular. Sendo assim, uma missão visando orbitar um dos satélites naturais de Marte, seja para um rápido sobrevoo, ou objetivando pouso na superfície, está sujeita a uma intensa perturbação orbital devido à atração gravitacional de Marte, o que dificulta de forma significativa manter o satélite em uma órbita estável ao redor das luas por um longo período de tempo. Além disso, o formato não esférico das luas faz com que seu campo gravitacional não seja central. Levando em consideração as dificuldades citadas, o presente trabalho busca encontrar casos onde seja possível manter o satélite próximo às luas pelo máximo tempo possível. Para esse estudo foi considerada a perturbação devido ao potencial gravitacional de Marte, considerando a expansão dos harmônicos esféricos até grau e ordem 80 e um modelo poliedral para distribuição de massa de Fobos, além da atração gravitacional do Sol e de Deimos para o caso do satélite na vizinhança de Fobos, e de Fobos para o caso do satélite na vizinhança de Deimos. Tal estudo pretende contribuir com a busca por trajetórias minimamente perturbadas na vizinhança de Fobos e Deimos, bem como estudar como manobrar o veículo de modo a aproximá-lo da superfície da lua, quesitos significativamente importantes tanto para o sobrevoo quanto para o pouso.