Espaçonaves Autônomas em Missões a Asteroides

• Processo: 21/10853-7
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de abril de 2022
• Data de Término da vigência: 31 de março de 2025
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Aeroespacial - Dinâmica de Vôo
• Pesquisador responsável: Rodolpho Vilhena de Moraes
• Beneficiário: Rodolfo Batista Negri
• 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
• Vinculado ao auxílio: 16/24561-0 - A relevância dos pequenos corpos em dinâmica orbital, AP.TEM
• Assunto(s): Asteroides Astrodinâmica Controle não linear
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: asteroides | Astrodinâmica | Controle não-linear | Guiagem | navegação e controle | Astrodinâmica

Resumo

A autonomia em aplicações espaciais tem ganho progressiva atenção, principalmente com a motivação do uso do espaço para fins econômicos. Missões a asteroides não escapam dessa tendência, sobretudo ao considerar motivações econômicas, como a possível mineração de asteroides. No entanto, seja para a mineração de asteroides, ou um aumento das capacidades de missões científicas, muito ainda precisa ser feito para autonomia total dessas missões. Asteroides são conhecidos por exercerem uma pequena força gravitacional, devido seu reduzido tamanho, fazendo com que os efeitos de perturbações sejam ainda mais drásticos, levando a impacto ou escape se não bem manejados. Ainda, o ambiente de um asteroide é por diversas vezes pouco conhecido antes da chegada da espaçonave, com incertezas enormes em formato e massa. Dessa forma, constitui-se como um ambiente altamente desafiador para a operação de uma espaçonave. Por conta disso, as missões a esses corpos tendem a ter um caráter muito conservador, levando meses de pré-caracterização antes de começarem a executar a missão as quais se destinam. Este estudo pretende fazer uma análise integrada da guiagem, navegação e controle de espaçonaves que tenham por fim operar autonomamente sobre esses corpos. Para tanto, parte-se de estudos anteriores que mostraram que uma operação autônoma e ousada sobre um asteroide é possível dentro da tecnologia atual. Em um primeiro momento, pretende-se elaborar novas leis de guiagem e controle que se beneficiem da atuação de perturbações ao contrário de cancelá-las. Essas leis são verificadas em simulações que considerem o ambiente real sobre um asteroide, além de uma modelagem das medições e suas incertezas para se obter uma solução de navegação. Em uma segunda parte do trabalho, algoritmos mais fidedignos atrelados a navegação autônoma, como navegação óptica e reconstrução do formato do corpo a bordo, são desenvolvidos e implementados, de forma a darem maior robustez para a proposta.

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)

NEGRI, R. B.; PRADO, ANTONIO F. B. A.; CHAGAS, RONAN A. J.; MORAES, RODOLPHO V.. Autonomous Rapid Exploration in Close-Proximity of Asteroids. JOURNAL OF GUIDANCE CONTROL AND DYNAMICS, v. 47, n. 5, p. 20-pg., 2024-03-27. (16/24561-0, 17/20794-2, 21/10853-7)

NEGRI, RODOLFO BATISTA; PRADO, ANTONIO FERNANDO BERTACHINI DE ALMEIDA. Robust path-following for Keplerian orbits. Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering, v. 46, n. 8, p. 13-pg., 2024-08-01. (17/20794-2, 16/24561-0, 21/10853-7)

NEGRI, RODOLFO B.; PRADO, ANTONIO F. B. A.. Shallow Encounters' Impact on Asteroid Deflection Prediction and Implications on Trajectory Design. JOURNAL OF GUIDANCE CONTROL AND DYNAMICS, v. 47, n. 7, p. 18-pg., 2024-03-25. (17/20794-2, 16/24561-0, 21/10853-7)