Estudo de modelos e condições iniciais da geração a priori de detritos espaciais e sua propagação orbital

• Ano de defesa: 2011
• Autor(a) principal: Andreza da Costa Batista
• Orientador(a): Marcelo Lopes de Oliveira e Souza
• Banca de defesa: Evandro Marconi Rocco, Claudia Celeste Celestino de Paula Santos
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação do INPE em Mecânica Espacial e Controle
• País: BR
• Resumo em Inglês: Currently, it is estimated that there are hundreds of thousands of space debris, of various sizes, around the Earth. The space debris, also known as orbital debris, can remain in orbit with other bodies for a long time; and can cause risks of collision, including with space vehicles still in operation. In addition, there are risks of potential accidents by reentry of space debris in Earth's atmosphere. For this reason, the space debris are becoming an increasingly important field of study. This work aims to study models and initial conditions of a priori generation of space debris and their orbital propagation. To do this, it uses: 1) three models and initial conditions of the a priori generation of space debris (the deterministic model of explosion, the probabilistic model of fragmentation, and the deterministic and probabilistic model of collision); 2) two methods of orbital propagation of space debris (the analytical method of propagation with central gravitational field (keplerian) and the analytical method of propagating with non-central gravitational field (non-keplerian) which includes the effects of J2). In this study it was possible: 1) to observe and to interpret basic characteristics of the process of a priori generation of space debris and their orbital propagation; 2) to test simple analytical models for the a priori generation and orbital propagation of artificial space debris; 3) to apply the simple models in the case of the destruction of the Chinese weather satellite Fengyun - 1C, using the limited data available; 4) to compare the models and methods used. The results suggest that the used models qualitatively agree in center but not in scattering with the estimative of space debris distribution of the Chinese weather satellite Fengyun - 1C available in the literature, one minute and fifty seconds after its fragmentation. But the used models qualitatively agree in center and in scattering with the estimative of space debris distribution of Chinese weather satellite Fengyun - 1C available in the literature, two hours, thirty one minutes and fifty seconds after its fragmentation. This may be: 1) a result of deficiencies in modeling atmospheric drag effects used in the retrograde propagation and a posteriori generation of the first estimative, as explained by its author; and/or 2) due to one or more sequences of collisions, explosions, and fragmentations, where order and species import, as conjectured by uso Both causes will be investigated by us in the future.
• Link de acesso: http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m19/2011/02.28.17.49

Atualmente, estima-se que existam centenas de milhares de detritos espaciais, dos mais variados tamanhos, girando em torno da Terra. Os detritos espaciais, também conhecidos como detritos orbitais, podem permanecer em órbitas compartilhadas por outros corpos por um longo tempo; e, assim, causar riscos de colisões, inclusive com veículos espaciais ainda em funcionamento. Além disso, há os riscos de possíveis acidentes pela entrada de detritos espaciais na atmosfera terrestre. Por essa razão, os detritos espaciais estão se tornando cada vez mais um importante campo de estudo. Este trabalho tem por objetivo estudar modelos e condições iniciais da geração a priori de detritos espaciais e sua propagação orbital. Para isso ele usa: 1) três modelos e condições iniciais da geração a priori de detritos espaciais (o modelo determinístico de explosão, o modelo probabilístico de fragmentação, e o modelo determinístico e probabilístico de colisão); 2) dois métodos de propagação do movimento orbital de detritos espaciais (o método analítico de propagação com campo gravitacional central (kepleriano) e o método analítico de propagação com campo gravitacional não central (não kepleriano) que inclui os efeitos do J2). Estes estudos possibilitaram: 1) Observar e interpretar características básicas do processo de geração a priori e da propagação do movimento orbital de detritos espaciais artificiais; 2) Testar modelos analíticos simples e condições iniciais da geração a priori de detritos espaciais artificiais e sua propagação orbital; 3) Aplicar os modelos simples ao caso da destruição do satélite meteorológico chinês Fengyun - 1C utilizando os poucos dados disponíveis; 4) Comparar os modelos e métodos utilizados. Os resultados sugerem que os modelos usados concordam qualitativamente em centro mas não em espalhamento com a estimativa da distribuição de detritos do satélite meteorológico chinês Fengyun - 1 C disponível na literatura consultada, um minuto e cinqüenta segundos após sua fragmentação. Mas os modelos usados concordam qualitativamente em centro e em espalhamento com a estimativa da distribuição de detritos do satélite meteorológico chinês Fengyun - 1 C disponível na literatura consultada, duas horas, trinta e um minutos e cinqüenta segundos após sua fragmentação. Isto pode ser: 1) o resultado de deficiências na modelagem dos efeitos do arrasto atmosférico usados na propagação retrógrada e geração a posteriori da primeira estimativa, como explicado pelo seu autor; e/ou 2) uma ou mais seqüências de colisões, explosões, e fragmentações, onde ordem e espécie importam, como conjecturado por nós. Ambas as causas serão investigadas por nós no futuro.