Espaçonaves Autônomas em Missões a Asteroides

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.