Exploración de la magnetosfera de la Tierra utilizando CubeSats con propulsión eléctrica
Autores: Quarta, Alessandro A.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Exploración de la magnetosfera de la Tierra utilizando CubeSats con propulsión eléctrica
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Estudio
Magnetosfera de la Tierra
Observaciones in situ
Interacción Sol-Tierra
Cola magnética
Sonda científica
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 20
Citaciones: Sin citaciones
El estudio de la magnetosfera de la Tierra a través de observaciones in situ es un paso importante para entender la evolución de la interacción Sol-Tierra. En este contexto, la observación a largo plazo de la magnetotail de la Tierra utilizando una sonda científica en una órbita elíptica alta es un escenario de misión desafiante debido a la alineación de la dirección de la magnetotail con la línea Sol-Tierra, lo que requiere una rotación continua de la línea de apse de la órbita geocéntrica de la nave espacial. Este aspecto hace que el escenario de misión sea particularmente adecuado para vehículos espaciales equipados con sistemas de propulsión sin propulsante, como las clásicas velas solares que convierten la presión de radiación solar en aceleración propulsiva sin gasto de propulsante. Sin embargo, una rotación continua de la línea de apse de la órbita osculante se puede lograr utilizando un propulsor eléctrico solar más convencional, lo que introduce una restricción adicional sobre la duración de la misión científica debido a la masa finita del propulsante almacenado a bordo de la nave espacial. Este documento analiza el potencial de un CubeSat típico equipado con un propulsor eléctrico miniaturizado comercial para realizar la rotación de la línea de apse de una órbita geocéntrica adecuada para la observación in situ de la magnetotail de la Tierra. El documento también analiza el impacto del tamaño de un conjunto de propulsores en el rendimiento de vuelo para un valor asignado de la masa de carga útil y las características de la órbita científica. En particular, este trabajo ilustra las leyes de guía óptimas que nos permiten maximizar la duración de la misión científica para una configuración asignada del CubeSat. En este sentido, este documento amplía la literatura sobre el estudio de este interesante escenario de misión al extender el estudio a sistemas de propulsión convencionales que utilizan un propulsante para proporcionar un vector de empuje continuo y dirigible.
Descripción
El estudio de la magnetosfera de la Tierra a través de observaciones in situ es un paso importante para entender la evolución de la interacción Sol-Tierra. En este contexto, la observación a largo plazo de la magnetotail de la Tierra utilizando una sonda científica en una órbita elíptica alta es un escenario de misión desafiante debido a la alineación de la dirección de la magnetotail con la línea Sol-Tierra, lo que requiere una rotación continua de la línea de apse de la órbita geocéntrica de la nave espacial. Este aspecto hace que el escenario de misión sea particularmente adecuado para vehículos espaciales equipados con sistemas de propulsión sin propulsante, como las clásicas velas solares que convierten la presión de radiación solar en aceleración propulsiva sin gasto de propulsante. Sin embargo, una rotación continua de la línea de apse de la órbita osculante se puede lograr utilizando un propulsor eléctrico solar más convencional, lo que introduce una restricción adicional sobre la duración de la misión científica debido a la masa finita del propulsante almacenado a bordo de la nave espacial. Este documento analiza el potencial de un CubeSat típico equipado con un propulsor eléctrico miniaturizado comercial para realizar la rotación de la línea de apse de una órbita geocéntrica adecuada para la observación in situ de la magnetotail de la Tierra. El documento también analiza el impacto del tamaño de un conjunto de propulsores en el rendimiento de vuelo para un valor asignado de la masa de carga útil y las características de la órbita científica. En particular, este trabajo ilustra las leyes de guía óptimas que nos permiten maximizar la duración de la misión científica para una configuración asignada del CubeSat. En este sentido, este documento amplía la literatura sobre el estudio de este interesante escenario de misión al extender el estudio a sistemas de propulsión convencionales que utilizan un propulsante para proporcionar un vector de empuje continuo y dirigible.