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Dinâmica, controle e reconfiguração de satélites em formação de vôo em torno dos pontos lagrangianos

Processo: 13/03233-6
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
Vigência (Início): 01 de novembro de 2013
Vigência (Término): 31 de outubro de 2017
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia Aeroespacial
Pesquisador responsável:Othon Cabo Winter
Beneficiário:Francisco Javier Tipán Salazar
Instituição-sede: Faculdade de Engenharia (FEG). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de Guaratinguetá. Guaratinguetá , SP, Brasil
Vinculado ao auxílio:11/08171-3 - Dinâmica orbital de pequenos corpos, AP.TEM
Bolsa(s) vinculada(s):15/00559-3 - Intervindo no clima da terra através de anéis heliotrópicos de poeira e nuvem de poeira no ponto lagrangiano L1, BE.EP.PD
Assunto(s):Satélites artificiais

Resumo

O conceito de Satélites em Formação de voo (SFV) significa se ter dois ou mais satélites em órbita, sendo que suas posições relativas se mantêm constantes ou obedecendo a uma configuração, eventualmente dinâmica, ao longo da trajetória. Este conceito envolve o controle sobre o movimento coordenado de um grupo de veículos, com o objetivo de se manter uma determinada geometria de configuração espacial entre os elementos do conjunto. Ele permite que um conjunto de satélites de pequeno porte e baixo custo, configurados em formação, opere como se fosse um único "satélite virtual" de grande porte, proporcionando uma capacidade de obtenção de dados sem igual. Assim, tendo como cenário o sistema Terra-Lua, este projeto se propõe apresentar uma metodologia que vá ao encontro da eficácia e eficiência desejada, apoiada nos conceitos provenientes da aplicação da Teoria de Sistemas Dinâmicos e exploração das características únicas do Problema Circular Restrito de Três Corpos, modelo fundamental para o cenário Terra-Lua-partícula, onde as iterações gravitacionais entre os satélites em formação não são consideradas pois as mesmas são praticamente nulas. Neste projeto, os satélites estarão localizados ao redor dos pontos Lagrangianos L4 e L5 que formam um triângulo equilátero junto com a Terra e a Lua. No sistema Terra-Lua, L4 e L5 são pontos de equilíbrio estáveis do tipo centro, isto é, existe uma família de órbitas periódicas ao redor deles. É necessário portanto achar uma estratégia de controle ótimo para Satélites em Formação de Voo que mantenha fixa a formação na direção em que a mesma é mais estável. Finalmente, dependendo do tipo de aplicações, como por exemplo telescópios espaciais, pode ser necessária a reconfiguração do arranjo geométrico da formação. É preciso portanto achar um conjunto de manobras que minimizem o uso de combustível para mudar a configuração e que evitem a colisão entre os satélites. (AU)

Publicações científicas (9)
(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)
SALAZAR, F. J. T.; WINTER, O. C.; MCINNES, C. R. Collecting solar power by formation flying systems around a geostationary point. COMPUTATIONAL & APPLIED MATHEMATICS, v. 37, n. 1, SI, p. 84-95, DEC 2018. Citações Web of Science: 1.
SALAZAR, F. J. T.; MCINNES, C. R.; WINTER, O. C. Periodic orbits for space-based reflectors in the circular restricted three-body problem. CELESTIAL MECHANICS & DYNAMICAL ASTRONOMY, v. 128, n. 1, p. 95-113, MAY 2017. Citações Web of Science: 5.
SALAZAR, F. J. T.; MCINNES, C. R.; WINTER, O. C. Intervening in Earth's climate system through space-based solar reflectors. Advances in Space Research, v. 58, n. 1, p. 17-29, JUL 1 2016. Citações Web of Science: 7.
SALAZAR, F. J. T.; WINTER, O. C.; MACAU, E. E.; MASDEMONT, J. J.; GOMEZ, G. Zero drift regions and control strategies to keep satellite in formation around triangular libration point in the restricted Sun-Earth-Moon scenario. Advances in Space Research, v. 56, n. 7, p. 1502-1518, OCT 1 2015. Citações Web of Science: 3.
SALAZAR, F. J. T.; WINTER, O. C.; MACAU, E. E.; MASDEMONT, J. J.; GOMEZ, G. Natural formations at the Earth-Moon triangular point in perturbed restricted problems. Advances in Space Research, v. 56, n. 1, p. 144-162, JUL 1 2015. Citações Web of Science: 5.
SALAZAR, F. J. T.; MACAU, E. E. N.; WINTER, O. C. Pareto Frontier for the time-energy cost vector to an Earth-Moon transfer orbit using the patched-conic approximation. COMPUTATIONAL & APPLIED MATHEMATICS, v. 34, n. 2, p. 461-475, JUL 2015. Citações Web of Science: 4.
SALAZAR, F. J. T.; MACAU, E. E. N.; WINTER, O. C. Chaotic Dynamics in a Low-Energy Transfer Strategy to the Equilateral Equilibrium Points in the Earth-Moon System. INTERNATIONAL JOURNAL OF BIFURCATION AND CHAOS, v. 25, n. 5 MAY 2015. Citações Web of Science: 3.
SALAZAR, F. J. T.; MASDEMONT, J. J.; GOMEZ, G.; MACAU, E. E.; WINTER, O. C. Zero, minimum and maximum relative radial acceleration for planar formation flight dynamics near triangular libration points in the Earth-Moon system. Advances in Space Research, v. 54, n. 9, p. 1838-1857, NOV 1 2014. Citações Web of Science: 5.
SALAZAR, F. J. T.; MACAU, E. E. N.; WINTER, O. C. Alternative transfer to the Earth-Moon Lagrangian points L4 and L5 using lunar gravity assist. Advances in Space Research, v. 53, n. 3, p. 543-557, FEB 1 2014. Citações Web of Science: 7.

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