Análisis del Diseño de Trayectoria Impulsiva Preliminar para Misiones a Asteroides Cercanos a la Tierra bajo Restricciones de Fase de Aproximación
Autores: Kim, Pureum; Park, Sang-Young
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Análisis del Diseño de Trayectoria Impulsiva Preliminar para Misiones a Asteroides Cercanos a la Tierra bajo Restricciones de Fase de Aproximación
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Estudio
Diseño de trayectoria
Misiones de alto empuje
Asteroides cercanos a la Tierra
Restricciones
Algoritmo de optimización
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 29
Citaciones: Sin citaciones
Este estudio investiga el diseño preliminar de trayectorias para misiones de alto empuje a asteroides cercanos a la Tierra (NEAs), considerando las restricciones de distancia y ángulo de fase durante la fase de aproximación para permitir la navegación óptica previa al encuentro y la identificación científica de asteroides. Se utiliza un algoritmo de optimización global llamado "monotonic basin hopping" para diseñar trayectorias impulsivas óptimas tanto con como sin restricciones. Las comparaciones revelan que extender la última etapa de la trayectoria de referencia no restringida e incorporar algunas maniobras en el espacio profundo en esa última etapa puede generar una trayectoria restringida con un aumento de solo unos pocos por ciento. También se examinan los efectos del ángulo de fase y la restricción de distancia mínima. Los resultados indican que en trayectorias restringidas óptimas, una maniobra adicional en el espacio profundo permite la redistribución de maniobras en la última etapa para insertar idealmente la nave espacial en el cono de restricción. Sin embargo, pueden ser necesarias maniobras pequeñas adicionales en ocasiones para asegurar que la nave espacial permanezca dentro del cono. Basado en estos hallazgos, presentamos un enfoque de dos pasos para el diseño preliminar de trayectorias restringidas para misiones de NEA basado en algoritmos de optimización global. Este enfoque sirve como una herramienta valiosa para el diseño inicial de misiones y análisis de compensaciones que involucran restricciones, uso de combustible y duraciones de transferencia.
Descripción
Este estudio investiga el diseño preliminar de trayectorias para misiones de alto empuje a asteroides cercanos a la Tierra (NEAs), considerando las restricciones de distancia y ángulo de fase durante la fase de aproximación para permitir la navegación óptica previa al encuentro y la identificación científica de asteroides. Se utiliza un algoritmo de optimización global llamado "monotonic basin hopping" para diseñar trayectorias impulsivas óptimas tanto con como sin restricciones. Las comparaciones revelan que extender la última etapa de la trayectoria de referencia no restringida e incorporar algunas maniobras en el espacio profundo en esa última etapa puede generar una trayectoria restringida con un aumento de solo unos pocos por ciento. También se examinan los efectos del ángulo de fase y la restricción de distancia mínima. Los resultados indican que en trayectorias restringidas óptimas, una maniobra adicional en el espacio profundo permite la redistribución de maniobras en la última etapa para insertar idealmente la nave espacial en el cono de restricción. Sin embargo, pueden ser necesarias maniobras pequeñas adicionales en ocasiones para asegurar que la nave espacial permanezca dentro del cono. Basado en estos hallazgos, presentamos un enfoque de dos pasos para el diseño preliminar de trayectorias restringidas para misiones de NEA basado en algoritmos de optimización global. Este enfoque sirve como una herramienta valiosa para el diseño inicial de misiones y análisis de compensaciones que involucran restricciones, uso de combustible y duraciones de transferencia.