Mapeamento de órbitas e manobras orbitais em torno de Io

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: Carvalho, Thamis Côrtes Freire de
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Estadual Paulista (Unesp)
• Palavras-chave em Português: Io; Júpiter; Órbitas; Sondas; Astrodinâmica; Jupiter; orbit; probe; astrodynamics; Planetas-órbitas; Sondas espaciais
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/11449/215001

O presente trabalho tem como objetivo estudar e mapear as melhores condições orbitais iniciais em torno de Io, considerando os efeitos perturbativos de terceiro corpo proveniente de Júpiter. Para isso, os parâmetros orbitais iniciais da sonda foram investigados através de simulações considerando as equações do movimento para o problema circular restrito de três corpos utilizando o método de Runge-Kutta de 8ª ordem. Considerando que as órbitas em torno de Io sofrem uma forte perturbação de Júpiter e que essas perturbações afetam a forma e a duração dessas órbitas, o trabalho também investigou os efeitos devido a implementação do $J_{2}$ de Io, visando com isso entender como o achatamento de Io e a perturbação de Júpiter afetavam as órbitas da sonda. Desta forma, as simulações realizadas em função da inclinação e excentricidade iniciais da sonda permitiram localizar regiões, para diversos valores de semieixo maior inicial, nas quais foram encontradas órbitas com bons tempos de vida compreendidos no intervalo de meses a $2,3$ anos. Essas condições foram, normalmente, encontradas em condições de inclinações em torno de 60°, e órbitas iniciais circulares e quase-circulares. Os resultados também mostraram que, para excentricidades iniciais fixas, existem intervalos de inclinações e semieixos maiores iniciais onde os melhores tempos de vida são encontrados. Esse intervalo, para todas as condições simuladas, encontra-se entre 60° à 67° para a inclinação e $2,5R_{Io}$ e $4,0R_{Io}$ para o semieixo maior inicial. O estudo considerando o achatamento de Io permitiu observar que a perturbação devido a não esfericidade é capaz de, em alguns casos, amortecer o efeito do terceiro corpo (Júpiter), aumentando assim o tempo de vida de algumas orbitas. Também foram realizadas manobras orbitais e foram obtidos os melhores momentos para a realização das manobras para os casos analisados, visando assim aumentar o tempo de vida das órbitas que inicialmente durariam menos de 6 meses.