Diseño de una Infraestructura Orbital para Garantizar Comunicación Continua con la Región del Polo Sur Lunar
Autores: Trabacchin, Nicolò; Colombatti, Giacomo
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Diseño de una Infraestructura Orbital para Garantizar Comunicación Continua con la Región del Polo Sur Lunar
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Polo sur lunar
Reservorios de hielo de agua
Programa Artemis de la NASA
Constelación de satélites
órbitas cislunares
Familias de órbitas halo
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 43
Citaciones: Sin citaciones
El polo sur lunar ha ganado una atención significativa debido a su único valor científico y su potencial para apoyar la futura exploración humana. Sus posibles reservorios de hielo de agua y las condiciones favorables para la habitabilidad a largo plazo lo convierten en un objetivo estratégico para las próximas misiones espaciales. Esto ha llevado a un aumento continuo en las misiones hacia la Luna, gracias principalmente al impulso proporcionado por el programa Artemis de la NASA. Este estudio se centra en diseñar una constelación de satélites para proporcionar cobertura de comunicación para el polo sur lunar. Entre las diversas órbitas cislunares analizadas, las familias de órbitas en halo cerca de los puntos de Lagrange L1 y L2 de la Tierra-Luna surgieron como las más adecuadas para garantizar una comunicación continua mientras se minimiza el número de satélites requeridos. Estas órbitas, descritas por primera vez por Farquhar en 1966, permiten que las naves espaciales mantengan una comunicación constante con la Tierra debido a sus únicas propiedades geométricas. Las órbitas candidatas se implementaron inicialmente en MATLAB utilizando el Problema de Tres Cuerpos Restringido Circular (CR3BP) para analizar sus principales características, como estabilidad, periodicidad y porcentaje de tiempo de cobertura. Con el fin de desarrollar un escenario más detallado y realista, se refinaron las condiciones iniciales obtenidas utilizando un modelo de efemérides completo, incorporando una estación terrestre ubicada cerca de la Conexión Ridge Extension para evaluar el rendimiento de la comunicación dependiendo del ángulo de elevación mínimo de la antena. Se propagaron diferentes constelaciones de múltiples cuerpos; sin embargo, la constelación compuesta por tres satélites alrededor de L2 y un solo satélite alrededor de L1 resultó ser la que mejor se ajusta a los requisitos de cobertura.
Descripción
El polo sur lunar ha ganado una atención significativa debido a su único valor científico y su potencial para apoyar la futura exploración humana. Sus posibles reservorios de hielo de agua y las condiciones favorables para la habitabilidad a largo plazo lo convierten en un objetivo estratégico para las próximas misiones espaciales. Esto ha llevado a un aumento continuo en las misiones hacia la Luna, gracias principalmente al impulso proporcionado por el programa Artemis de la NASA. Este estudio se centra en diseñar una constelación de satélites para proporcionar cobertura de comunicación para el polo sur lunar. Entre las diversas órbitas cislunares analizadas, las familias de órbitas en halo cerca de los puntos de Lagrange L1 y L2 de la Tierra-Luna surgieron como las más adecuadas para garantizar una comunicación continua mientras se minimiza el número de satélites requeridos. Estas órbitas, descritas por primera vez por Farquhar en 1966, permiten que las naves espaciales mantengan una comunicación constante con la Tierra debido a sus únicas propiedades geométricas. Las órbitas candidatas se implementaron inicialmente en MATLAB utilizando el Problema de Tres Cuerpos Restringido Circular (CR3BP) para analizar sus principales características, como estabilidad, periodicidad y porcentaje de tiempo de cobertura. Con el fin de desarrollar un escenario más detallado y realista, se refinaron las condiciones iniciales obtenidas utilizando un modelo de efemérides completo, incorporando una estación terrestre ubicada cerca de la Conexión Ridge Extension para evaluar el rendimiento de la comunicación dependiendo del ángulo de elevación mínimo de la antena. Se propagaron diferentes constelaciones de múltiples cuerpos; sin embargo, la constelación compuesta por tres satélites alrededor de L2 y un solo satélite alrededor de L1 resultó ser la que mejor se ajusta a los requisitos de cobertura.