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Otimização de novas transferências Terra-Lua de baixa energia

Processo: 15/16575-8
Linha de fomento:Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Pós-Doutorado
Vigência (Início): 11 de janeiro de 2016
Vigência (Término): 10 de julho de 2016
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia Aeroespacial - Dinâmica de Vôo
Pesquisador responsável:Maisa de Oliveira Terra
Beneficiário:Priscilla Andressa de Sousa Silva
Supervisor no Exterior: Colin Robert Mcinnes
Instituição-sede: Divisão de Ciências Fundamentais (IEF). Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA). Ministério da Defesa (Brasil). São José dos Campos , SP, Brasil
Local de pesquisa : University of Glasgow, Escócia  
Vinculado à bolsa:13/07174-4 - Aplicações práticas das estruturas invariantes do problema restrito de três corpos espacial na dinâmica do sistema solar, BP.PD
Assunto(s):Trajetórias e órbitas   Variedades invariantes

Resumo

É possível explorar a ação gravitacional de muitos corpos para reduzir o custo de missões espaciais e permitir novos perfis de trajetórias, além dos obtidos usando o método tradicional de cônicas conjugadas. No entanto, o projeto e a otimização destas trajetórias em modelos de muitos corpos são mais complexos que na abordagem de dois corpos, requerendo combinar teoria de sistemas dinâmicos com técnicas de otimização local.Recentemente, demonstrou-se a existência de soluções de transferência de tempo curto na aproximação conhecida como patched three-body. Estas soluções conectam órbitas quasi-periódicas em toros bidimensionais no sistema Terra-Sol-espaçonave com soluções transito por L1 ou L2 do sistema Terra-Lua-espaçonave.O principal objetivo deste projeto de pesquisa é calcular transferências para a Lua de tempo curto de baixa energia, garantindo captura balística, utilizando essas novas soluções. Para isso serão empregadas técnicas de otimização numérica ad-hoc, com as soluções do modelo patched three-body como aproximação inicial para a otimização em um modelo completo de efemérides. Além disso, o processo de otimização possibilitará minimizar o Delta v e o tempo de transferência. Os resultados desta parte do estudo serão um software flexível que pode ser usado para otimizar trajetórias de forma precisa considerando a dinâmica de muitos corpos, e um conjunto de soluções totalmente otimizadas para o caso específico de transferências Terra-Lua, apresentando um trade-off entre o tempo de voo e o custo energético. O estudo prosseguirá com a investigação de opções futuras de propulsão eficiente, a fim de reduzir ainda mais o custo de missões futuras. Estas opções incluem propulsores híbridos de alto e baixo empuxo, assim como propulsão híbrida baseada foguetes e velas solares ou elétricas. Quaisquer dessas opções requerem um desenvolvimento adicional do processo de otimização de trajetória, de forma a serem levados em conta os vínculos de cada estratégia, tais como o empuxo máximo, o tipo específico de empuxo, e os efeitos não lineares no caso das velas. Isto permitirá avaliar futuras opções de transferência para a Lua de baixo custo, incluindo os requisitos específicos em vista dos sistemas de propulsão. (AU)

Publicações científicas
(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)
SOUSA-SILVA, PRISCILLA; TERRA, MAISA O.; CERIOTTI, MATTEO. Fast Earth-Moon transfers with ballistic capture. ASTROPHYSICS AND SPACE SCIENCE, v. 363, n. 10 OCT 2018. Citações Web of Science: 2.

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