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Análise de estabilidade para órbitas de satélites planetários

Processo: 11/05671-5
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
Vigência (Início): 01 de agosto de 2011
Vigência (Término): 31 de julho de 2014
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia Aeroespacial
Pesquisador responsável:Rodolpho Vilhena de Moraes
Beneficiário:Jean Paulo dos Santos Carvalho
Instituição-sede: Instituto de Ciência e Tecnologia (ICT). Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP). Campus São José dos Campos. São José dos Campos , SP, Brasil
Assunto(s):Satélites artificiais   Dinâmica orbital   Manobra orbital   Estabilidade

Resumo

Órbitas de baixa altitude, quase polar e quase circular são muito solicitadas para missões científicas para estudar os satélites planetários, como a lua de Júpiter, Europa. No entanto, pesquisas anteriores mostram que uma nave espacial em uma órbita de baixa altitude e quase polar em torno de Europa terá um impacto em um tempo relativamente curto. Órbitas congeladas em torno da Lua, satélites naturais, ou asteroides são de corrente interesse por causa das várias missões espaciais que têm o objetivo de orbitar em torno de tais corpos. Para isto, uma abordagem sobre estabilidade de órbitas em torno desses satélites planetários será desenvolvida para estudar o movimento orbital de satélites artificiais em torno de satélites planetários como, por exemplo, a Lua e Europa cconsiderando a perturbação gravitacional devida ao planeta e a distribuição não uniforme de massa do satélite planetário. Será desenvolvida uma abordagem semi-analítica em que será usada uma versão do teorema KAM tal como apresentada por Kovalev e Savchenko. Apresentaremos um desenvolvimento analítico para o estudo da estabilidade de pontos de equilíbrio de sistemas dinâmicos conservativos envolvendo a normalização de hamiltonianas (com dois e três graus de liberdade), em que é aplicado o método de perturbação de Lie-Hori. Uma aplicação será feita para um problema levando em conta a distribuição não uniforme de massa do satélite planetário e a perturbação do terceiro corpo em que as equações serão desenvolvidas em forma fechada as quais são válidas para uma gama de aplicações. Um conjunto de parâmetros serão estabelecidos (órbitas síncronas, inclinações críticas, órbitas polares, órbitas congeladas, etc) para que possam ser utilizados para manutenção em órbita de naves em missões exploratórias a satélites planetários. Está análise de estabilidade é de fundamental importância para pesquisas aeroespaciais para assegurar o sucesso de missões espaciais. Uma aplicação do problema aqui considerado é o estudo das manobras orbitais necessárias a manutenção dos elementos keplerianos de uma órbita dentro de certas faixas, onde o objetivo é corrigir a alteração que a órbita teve devido às perturbações sofridas ao longo do tempo. Considerando essa questão, a dinâmica aqui estudada é o problema de transferir um veículo espacial entre duas órbitas dadas com o mínimo consumo de combustível possível. Em uma transferência desse tipo existem diversos outros fatores importantes, como, por exemplo, o tempo gasto com a transferência, limites nos atuadores e/ou estado do veículo, etc. Porém, nesse trabalho, o consumo de combustível será o elemento crítico de nossas manobras, embora o tempo requerido pela manobra também seja considerado.

Publicações científicas (7)
(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)
DOS SANTOS, JOSUE CARDOSO; CARVALHO, JEAN P. S.; PRADO, ANTONIO F. B. A.; DE MORAES, RODOLPHO VILHENA. Lifetime maps for orbits around Callisto using a double-averaged model. ASTROPHYSICS AND SPACE SCIENCE, v. 362, n. 12 DEC 2017. Citações Web of Science: 1.
CARVALHO, J. P. S.; VILHENA DE MORAES, R.; PRADO, A. F. B. A.; MOURAO, D. C.; WINTER, O. C. Analysis of the orbital evolution of exoplanets. COMPUTATIONAL & APPLIED MATHEMATICS, v. 35, n. 3, p. 847-863, OCT 2016. Citações Web of Science: 1.
CARVALHO, J. P. S.; MOURAO, D. C.; VILHENA DE MORAES, R.; PRADO, A. F. B. A.; WINTER, O. C. Exoplanets in binary star systems: on the switch from prograde to retrograde orbits. CELESTIAL MECHANICS & DYNAMICAL ASTRONOMY, v. 124, n. 1, p. 73-96, JAN 2016. Citações Web of Science: 8.
VENDITTI, FLAVIANE C. F.; PRADO, ANTONIO F. B. A. Mapping Orbits regarding Perturbations due to the Gravitational Field of a Cube. MATHEMATICAL PROBLEMS IN ENGINEERING, 2015. Citações Web of Science: 2.
CARVALHO, J. P. S.; DE MORAES, R. VILHENA; PRADO, A. F. B. A. Searching Less Perturbed Circular Orbits for a Spacecraft Travelling around Europa. MATHEMATICAL PROBLEMS IN ENGINEERING, 2014. Citações Web of Science: 7.
DOS SANTOS CARVALHO, JEAN PAULO; DE MORAES, RODOLPHO VILHENA; BERTACHINI DE ALMEIDA PRADO, ANTONIO FERNANDO. Dynamics of Artificial Satellites around Europa. MATHEMATICAL PROBLEMS IN ENGINEERING, 2013. Citações Web of Science: 6.
CARVALHO, J. P. S.; MOURAO, D. C.; ELIPE, A.; DE MORAES, R. VILHENA; PRADO, A. F. B. A. FROZEN ORBITS AROUND EUROPA. INTERNATIONAL JOURNAL OF BIFURCATION AND CHAOS, v. 22, n. 10 OCT 2012. Citações Web of Science: 8.

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