Dinâmica do swing-by: análise das limitações pela aproximação das cônicas conjugadas
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2018 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do INPE |
Texto Completo: | http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m21b/2018/02.26.14.54 |
Resumo: | A manobra de swing-by é uma técnica utilizada para alterar a energia de uma espaçonave por meio de uma aproximação com um corpo celeste. Esse procedimento foi utilizado milhares de vezes em missões reais. Usualmente, a primeira abordagem para projetar esse tipo de missão é baseada no modelo das Cônicas Conjugadas, o qual divide a manobra em três etapas estudadas pela dinâmica de dois corpos. Esse procedimento leva a um erro na estimação das várias quantidades físicas envolvidas, que dependem da geometria da manobra e do sistema de primários considerado. Portanto, o objetivo deste trabalho é estudar os erros causados por essa aproximação. A comparação dos resultados é feita com as trajetórias obtidas utilizando o modelo mais realista do Problema Circular Restrito de Três Corpos, assumido aqui como fornecendo os valores reais correspondentes a manobra. Os resultados aqui apresentados descrevem os efeitos de cada parâmetro relacionado ao swing-by. Primeiramente, uma análise dos erros na manobra aplicada à Lua é realizada. O estudo é então generalizado para cobrir diferentes parâmetros de massa, e suas influências são analisadas para se obter uma ideia da quantidade de erro esperada para um determinado sistema de primários. Os resultados aqui apresentados podem ajudar na estimação de erros em uma análise preliminar de missão utilizando a aproximação das Cônicas Conjugadas. |
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info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisDinâmica do swing-by: análise das limitações pela aproximação das cônicas conjugadasSwing-by dynamics: analysis of the limitations of the patched-conic approach2018-02-23Antonio Fernando Bertachini de Almeida PradoAlexander SukhanovDiogo Merguizo SanchezJorge Kennety Silva FormigaRodolfo Batista NegriInstituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)Programa de Pós-Graduação do INPE em Mecânica Espacial e ControleINPEBRmanobra gravitacionalmente assistidaflybyswing-bycônicas conjugadasproblema circular restrito de três corpospatched-conicscircular restricted three-body problemgravity assistA manobra de swing-by é uma técnica utilizada para alterar a energia de uma espaçonave por meio de uma aproximação com um corpo celeste. Esse procedimento foi utilizado milhares de vezes em missões reais. Usualmente, a primeira abordagem para projetar esse tipo de missão é baseada no modelo das Cônicas Conjugadas, o qual divide a manobra em três etapas estudadas pela dinâmica de dois corpos. Esse procedimento leva a um erro na estimação das várias quantidades físicas envolvidas, que dependem da geometria da manobra e do sistema de primários considerado. Portanto, o objetivo deste trabalho é estudar os erros causados por essa aproximação. A comparação dos resultados é feita com as trajetórias obtidas utilizando o modelo mais realista do Problema Circular Restrito de Três Corpos, assumido aqui como fornecendo os valores reais correspondentes a manobra. Os resultados aqui apresentados descrevem os efeitos de cada parâmetro relacionado ao swing-by. Primeiramente, uma análise dos erros na manobra aplicada à Lua é realizada. O estudo é então generalizado para cobrir diferentes parâmetros de massa, e suas influências são analisadas para se obter uma ideia da quantidade de erro esperada para um determinado sistema de primários. Os resultados aqui apresentados podem ajudar na estimação de erros em uma análise preliminar de missão utilizando a aproximação das Cônicas Conjugadas.The swing-by maneuver is a technique used to change the energy of a spacecraft by using a close approach in a celestial body. This procedure was used many times in real missions. Usually, the first approach to design this type of mission is based in the patched-conics model, which splits the maneuver into three phases modeled by the two-body dynamics. This approach causes an error in the estimation of the various physical quantities involved, which depends on the geometry of the maneuver and the system of primaries considered. Therefore, the goal of this work is to study the errors caused by this approximation. The comparison of the results are made with the trajectories obtained using the more realistic circular restricted three-body problem, assumed here to give the real values for the maneuver. The results shown here describe the effects of each parameter involved in the swing-by. Firstly, an analysis of the errors in a maneuver applied to the Moon is performed. The study is then generalized to cover different mass parameters, and its influence is analysed to give an idea of the amount of the error expected for a given system of primaries. The results presented here may help in estimating errors in the preliminary mission analysis using the patched-conics approach.http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m21b/2018/02.26.14.54info:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do INPEinstname:Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)instacron:INPE2021-07-31T06:55:38Zoai:urlib.net:sid.inpe.br/mtc-m21b/2018/02.26.14.54.42-0Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://bibdigital.sid.inpe.br/PUBhttp://bibdigital.sid.inpe.br/col/iconet.com.br/banon/2003/11.21.21.08/doc/oai.cgiopendoar:32772021-07-31 06:55:38.771Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do INPE - Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)false |
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The swing-by maneuver is a technique used to change the energy of a spacecraft by using a close approach in a celestial body. This procedure was used many times in real missions. Usually, the first approach to design this type of mission is based in the patched-conics model, which splits the maneuver into three phases modeled by the two-body dynamics. This approach causes an error in the estimation of the various physical quantities involved, which depends on the geometry of the maneuver and the system of primaries considered. Therefore, the goal of this work is to study the errors caused by this approximation. The comparison of the results are made with the trajectories obtained using the more realistic circular restricted three-body problem, assumed here to give the real values for the maneuver. The results shown here describe the effects of each parameter involved in the swing-by. Firstly, an analysis of the errors in a maneuver applied to the Moon is performed. The study is then generalized to cover different mass parameters, and its influence is analysed to give an idea of the amount of the error expected for a given system of primaries. The results presented here may help in estimating errors in the preliminary mission analysis using the patched-conics approach. |
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A manobra de swing-by é uma técnica utilizada para alterar a energia de uma espaçonave por meio de uma aproximação com um corpo celeste. Esse procedimento foi utilizado milhares de vezes em missões reais. Usualmente, a primeira abordagem para projetar esse tipo de missão é baseada no modelo das Cônicas Conjugadas, o qual divide a manobra em três etapas estudadas pela dinâmica de dois corpos. Esse procedimento leva a um erro na estimação das várias quantidades físicas envolvidas, que dependem da geometria da manobra e do sistema de primários considerado. Portanto, o objetivo deste trabalho é estudar os erros causados por essa aproximação. A comparação dos resultados é feita com as trajetórias obtidas utilizando o modelo mais realista do Problema Circular Restrito de Três Corpos, assumido aqui como fornecendo os valores reais correspondentes a manobra. Os resultados aqui apresentados descrevem os efeitos de cada parâmetro relacionado ao swing-by. Primeiramente, uma análise dos erros na manobra aplicada à Lua é realizada. O estudo é então generalizado para cobrir diferentes parâmetros de massa, e suas influências são analisadas para se obter uma ideia da quantidade de erro esperada para um determinado sistema de primários. Os resultados aqui apresentados podem ajudar na estimação de erros em uma análise preliminar de missão utilizando a aproximação das Cônicas Conjugadas. |
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