Soluções de EDO e simulações numéricas para dinâmica relativa colisional entre veículos operacionais e detritos espaciais

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2018
Autor(a) principal: Santana, Jadiane de Jesus lattes
Orientador(a): Jesus, Antonio Delson Conceição de lattes
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Estadual de Feira de Santana
Programa de Pós-Graduação: Mestrado em Computação Aplicada
Departamento: DEPARTAMENTO DE TECNOLOGIA
País: Brasil
Palavras-chave em Português:
Palavras-chave em Inglês:
Área do conhecimento CNPq:
Link de acesso: http://tede2.uefs.br:8080/handle/tede/717
Resumo: Earth's operational orbiting satellites are very useful for space science because it has great features as these services enable research and space explorations for scientific, commercial, and military interests as well. However, the increasing flow of space activities has increased the amount of debris orbiting in the operating regions, thereby increasing the chances of collisions in those areas, and allowing immeasurable damages if the satellite remains in this collision orbit. In view of the large number of operational objects, the study of evasive maneuvers for space vehicles has been growing, and this one is important in face of the possibility of collisions, not only with a single debris but with clouds of space debris. The objective of the evasive maneuver is to avoid collision, but by keeping the vehicle in its orbit nominally. The history of the phenomenon, that is, how it evolves over time, is found when the differential equation that represents the phenomenon is solved. From the point of view of Physics and Mathematics, the more realistic the model, the more difficult is the solution of the differential equations representing the phenomenon. Thus, this work seeks to present the analytical and semi-analytical solutions for the equations describing the relative dynamics between two bodies subjected to gravitational force, Chohessy-Wiltshire equations, under the influence of forces: gravitational, atmospheric drag, chemical propulsion (exponential model and linear model), atmospheric drag plus chemical propulsion and plasma propulsion, and finally present their respective computational simulations. These simulations made it possible to show what happens to the operational satellites against a collision, for each specified model. With the contribution of the development of the atmospheric drag equation, with the drag coefficient varying.
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In view of the large number of operational objects, the study of evasive maneuvers for space vehicles has been growing, and this one is important in face of the possibility of collisions, not only with a single debris but with clouds of space debris. The objective of the evasive maneuver is to avoid collision, but by keeping the vehicle in its orbit nominally. The history of the phenomenon, that is, how it evolves over time, is found when the differential equation that represents the phenomenon is solved. From the point of view of Physics and Mathematics, the more realistic the model, the more difficult is the solution of the differential equations representing the phenomenon. Thus, this work seeks to present the analytical and semi-analytical solutions for the equations describing the relative dynamics between two bodies subjected to gravitational force, Chohessy-Wiltshire equations, under the influence of forces: gravitational, atmospheric drag, chemical propulsion (exponential model and linear model), atmospheric drag plus chemical propulsion and plasma propulsion, and finally present their respective computational simulations. These simulations made it possible to show what happens to the operational satellites against a collision, for each specified model. With the contribution of the development of the atmospheric drag equation, with the drag coefficient varying.Os satélites operacionais em órbita da Terra são muito úteis para a Ciência Espacial, pois possuem grandes aplicações e funções. Seus serviços possibilitam pesquisas e explorações espaciais para interesses científicos, comerciais e também militares. Porém, o crescente fluxo das atividades espaciais tem elevado a quantidade de detritos orbitando nas regiões operacionais e, desse modo, aumentando as chances de colisões nessas áreas, e possibilitando imensuráveis prejuízos, caso o satélite permaneça nessa órbita de colisão. Diante da grande quantidade de objetos operacionais e não operacionais, o estudo de manobras evasivas para os veículos espaciais torna-se urgente e necessário, visto a possibilidade de colisões, não só com um único detrito, mas com nuvens de detritos espaciais. O objetivo da manobra evasiva é evitar a colisão, mas, mantendo o veículo em sua órbita nominal. A história do fenômeno, ou seja, como ele evolui no tempo, é encontrada quando a equação diferencial que o representa é resolvida. Assim obtemos a posição relativa entre os objetos colisionais no tempo. Do ponto de vista da Física e da Matemática, quanto mais realista for o modelo, mais difícil será a solução das equações diferenciais representantes do fenômeno. Assim, este trabalho busca apresentar as soluções analíticas e semi-analítica para as equações que descrevem a dinâmica relativa entre dois corpos sob a atuação das forças: gravitacional, de arrasto atmosférico, propulsão química (modelo exponencial e modelo linear) e propulsão plasma. Por fim, busca apresentar suas respectivas simulações computacionais. Estas simulações possibilitaram mostrar o que acontece com os satélites operacionais frente à uma colisão, para cada um modelo especificado. Outra contribuição deste trabalho é solução semi-analítica da dinâmica relativa com arrasto atmosférico para densidade atmosférica não constante.Submitted by Verena Pereira (verenagoncalves@uefs.br) on 2018-11-14T22:49:02Z No. of bitstreams: 1 Dissertação de Jadiane(C).pdf: 1600835 bytes, checksum: 6b3162236247731029b8ced5d94cc873 (MD5)Made available in DSpace on 2018-11-14T22:49:02Z (GMT). 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