Elevación de Órbita Secuencial con Bajo Empuje de Satélites Totalmente Eléctricos
Autores: Chadalavada, Pardhasai; Farabi, Tanzimul; Dutta, Atri
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2020
Acceso abierto
Artículo científico
2020
Elevación de Órbita Secuencial con Bajo Empuje de Satélites Totalmente Eléctricos
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Problema de elevación de órbita eléctrica
Subproblemas de control óptimo
Trayectorias de bajo empuje
Eficiencia del propulsor
Red neuronal
Degradación de paneles solares
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 16
Citaciones: Sin citaciones
En este artículo, consideramos una formulación recientemente desarrollada del problema de elevación de órbita eléctrica que utiliza un nuevo modelo dinámico y una secuencia de subproblemas de control óptimo para obtener cálculos rápidos y robustos de trayectorias de bajo empuje. Este artículo propone dos mejoras en el marco computacional. Primero, utilizamos la eficiencia del propulsor para determinar los segmentos de trayectoria sobre los cuales la nave espacial navega. En segundo lugar, proponemos el uso de una red neuronal para calcular la degradación del panel solar en los cinturones de radiación de Van Allen. La red neuronal se entrena con datos de AP-9 y SPENVIS para calcular la pérdida de potencia asociada. La metodología propuesta se demuestra considerando transferencias desde diferentes órbitas de transferencia geoestacionarias. Las simulaciones numéricas que analizan el efecto de la eficiencia del propulsor y la degradación promedio de potencia indican la idoneidad de iniciar la maniobra desde órbitas de transferencia supergeoestacionarias para limitar el gasto de combustible y el daño por radiación. Además, las simulaciones numéricas demuestran que las mejoras propuestas se logran con solo un aumento marginal en el tiempo de cálculo, facilitando así la exploración rápida de todos los escenarios de misiones eléctricas.
Descripción
En este artículo, consideramos una formulación recientemente desarrollada del problema de elevación de órbita eléctrica que utiliza un nuevo modelo dinámico y una secuencia de subproblemas de control óptimo para obtener cálculos rápidos y robustos de trayectorias de bajo empuje. Este artículo propone dos mejoras en el marco computacional. Primero, utilizamos la eficiencia del propulsor para determinar los segmentos de trayectoria sobre los cuales la nave espacial navega. En segundo lugar, proponemos el uso de una red neuronal para calcular la degradación del panel solar en los cinturones de radiación de Van Allen. La red neuronal se entrena con datos de AP-9 y SPENVIS para calcular la pérdida de potencia asociada. La metodología propuesta se demuestra considerando transferencias desde diferentes órbitas de transferencia geoestacionarias. Las simulaciones numéricas que analizan el efecto de la eficiencia del propulsor y la degradación promedio de potencia indican la idoneidad de iniciar la maniobra desde órbitas de transferencia supergeoestacionarias para limitar el gasto de combustible y el daño por radiación. Además, las simulaciones numéricas demuestran que las mejoras propuestas se logran con solo un aumento marginal en el tiempo de cálculo, facilitando así la exploración rápida de todos los escenarios de misiones eléctricas.