Evaluación Rápida del Tiempo de Decaimiento de un CubeSat Basado en un Freno de Plasma
Autores: Bassetto, Marco; Niccolai, Lorenzo; Quarta, Alessandro A.; Mengali, Giovanni
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Evaluación Rápida del Tiempo de Decaimiento de un CubeSat Basado en un Freno de Plasma
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Freno de plasma
Propósitos de desorbitación
Arrastre de Coulomb
Ionosfera
Satélite
Basura espacial
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 16
Citaciones: Sin citaciones
El freno de plasma es un dispositivo sin propulsor concebido para fines de desorbitación. Consiste en un cable delgado eléctricamente cargado que genera una resistencia de Coulomb al interactuar con la ionosfera. En esencia, un freno de plasma puede ser utilizado para desacelerar un satélite fuera de servicio y asegurar su reentrada atmosférica dentro de los límites de tiempo establecidos por el Comité de Coordinación de Desechos Espaciales entre Agencias. Además, dado que solo necesita una pequeña cantidad de energía eléctrica para funcionar correctamente, el freno de plasma es uno de los sistemas más rentables para la mitigación de desechos espaciales. Este artículo explota un modelo reciente de aceleración de freno de plasma para construir un algoritmo iterativo para la evaluación rápida del tiempo de decaimiento de un CubeSat frenado por plasma, que inicialmente trazó una órbita circular baja terrestre. La pérdida de altitud al final de cada paso iterativo se calculó utilizando las ecuaciones linealizadas de Hill-Clohessy-Wiltshire. Se demostró que el algoritmo propuesto, que fue validado al comparar la solución aproximada con los resultados de la integración numérica de las ecuaciones de movimiento no lineales, redujo el tiempo computacional en hasta cuatro órdenes de magnitud con errores despreciables en la posición del CubeSat.
Descripción
El freno de plasma es un dispositivo sin propulsor concebido para fines de desorbitación. Consiste en un cable delgado eléctricamente cargado que genera una resistencia de Coulomb al interactuar con la ionosfera. En esencia, un freno de plasma puede ser utilizado para desacelerar un satélite fuera de servicio y asegurar su reentrada atmosférica dentro de los límites de tiempo establecidos por el Comité de Coordinación de Desechos Espaciales entre Agencias. Además, dado que solo necesita una pequeña cantidad de energía eléctrica para funcionar correctamente, el freno de plasma es uno de los sistemas más rentables para la mitigación de desechos espaciales. Este artículo explota un modelo reciente de aceleración de freno de plasma para construir un algoritmo iterativo para la evaluación rápida del tiempo de decaimiento de un CubeSat frenado por plasma, que inicialmente trazó una órbita circular baja terrestre. La pérdida de altitud al final de cada paso iterativo se calculó utilizando las ecuaciones linealizadas de Hill-Clohessy-Wiltshire. Se demostró que el algoritmo propuesto, que fue validado al comparar la solución aproximada con los resultados de la integración numérica de las ecuaciones de movimiento no lineales, redujo el tiempo computacional en hasta cuatro órdenes de magnitud con errores despreciables en la posición del CubeSat.