Estudo da influência da pressão de radiação solar na remoção de satélites em ressonância

• Ano de defesa: 2016
• Autor(a) principal: José Batista da Silva Neto
• Orientador(a): Antonio Fernando Bertachini de Almeida Prado, Diogo Merguizo Sanchez
• Banca de defesa: Tadashi Yokoyama, Vivian Martins Gomes
• 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
• País: BR
• Resumo em Inglês: The increase of space activities in recent decades has been generating a lot of space debris, which are dispersed in different regions of interest, such as the GNSS orbit in MEO region. To avoid the collision of these debris with operational satellites, disposal strategies have been adopted. An example is the repositioning of the satellites of the GNSS into orbits 500 km above or below the nominal orbit. However, it is already known that this type of strategy could not work in long term. Instabilities in the disposal regions can change the orbits elements, such as the semi-major axis (resonance 2:1 spin-orbit) and eccentricity (resonance 2$\omega$+$\Omega$). Thus, the non-operational satellite can cross the nominal orbits. To avoid this problem, an alternative is the removal of the satellite to re-entry (de-orbit). So, the present study provides the de-orbit, with the help of solar radiation pressure, as an alternative for satellites in regions subject to resonances. This work is focused on finding the initial conditions longitude of the ascending node and argument of the perigee to de-orbit of the satellites of the GPS and Galileo constellations. At the end of the study, it was found sets of initial conditions with minimal growth of eccentricity and regions with maximum eccentricity growth. Both regions are of interest. The first one reduces the risk of collision during the de-orbit and the second one is a region where the de-orbit happens faster, because the perigee radius decreases fast. Through the integral of the accelerations, it was possible to measure the overall contribution of each disturbance during the time of de-orbit. At the end, through case studies within the LEO region, we analyzed the behavior of the device of area-to-mass variation and/or reflectivity coefficient variation orbits close to the Earth.
• Link de acesso: http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m21b/2016/03.16.19.32

O aumento das atividades espaciais nas últimas décadas vem gerando um grande número de detritos espaciais, que estão alocados nas mais diversas regiões de interesse de exploração, como as órbitas do sistema GNSS na região de órbitas médias. Para evitar a colisão destes detritos com satélites operacionais, estratégias de descarte vêm sendo adotadas. Um exemplo é o reposicionamento de satélites do GNSS 500 km acima ou abaixo da órbita nominal. Porém, já é de conhecimento que este tipo de estratégia pode não funcionar a longo prazo. Instabilidades nas regiões de descarte podem alterar os elementos orbitais, como o semi-eixo maior (ressonância 2:1 spin-órbita) e a excentricidade (ressonância 2$\omega$+$\Omega$).). Deste modo, o satélite não operacional pode cruzar com as órbitas nominais. Para evitar este tipo de problema, uma alternativa é a retirada completa do satélite até a reentrada (de-orbit). Deste modo, o presente estudo traz o de-orbit com o auxílio da pressão de radiação solar, como alternativa para satélites em regiões sujeitas a ressonâncias. Para tanto, neste trabalho, foram encontradas condições iniciais de longitude do nodo ascendente e argumento do perigeu para de-orbit de satélites das constelações GPS e Galileo. Ao final do estudo foram encontrados conjuntos de condições iniciais com mínimo crescimento da excentricidade e regiões com máximo crescimento de excentricidade. Ambas as regiões são de interesse como condição inicial de de-orbit. Na primeira há o menor risco de colisão durante o de-orbit e a segunda é uma região onde o de-orbit acontece mais rapidamente, pois o raio do perigeu diminui mais rápido. Através das integrais das acelerações foi possível mensurar a contribuição total de cada perturbação durante o tempo de de-orbit. Ao final do trabalho através de estudos de casos dentro da região de órbitas baixas foi possível analisar o comportamento do dispositivo de variação da área-sobre-massa e/ou coeficiente de reflectividade em regiões próximas a Terra.