Explotando la Constelación de Navegación Lunar para la Mejora del GNC en Misiones de Aterrizaje
Autores: Zanotti, Giovanni; Ceresoli, Michele; Lavagna, Michèle
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Explotando la Constelación de Navegación Lunar para la Mejora del GNC en Misiones de Aterrizaje
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Misiones lunares
Constelación de satélites lunares
Estimación de estado
Constelación de navegación
Ajuste de control
Masa de propulsante
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 33
Citaciones: Sin citaciones
Para apoyar el creciente número de misiones lunares planificadas, se está llevando a cabo una iniciativa internacional colaborativa para conceptualizar y establecer una constelación de satélites lunares para comunicación y navegación. En este contexto, el objetivo del presente documento es analizar cuál es el rendimiento obtenible para un módulo lunar que ejecuta estimación de estado utilizando señales de rango unidireccional de un Servicio de Navegación Lunar (LNS). En particular, se considera una constelación de navegación optimizada de tamaño pequeño como la principal fuente de mediciones, que, junto con un acelerómetro y un altímetro, se utiliza para estimar la trayectoria absoluta del módulo durante la fase principal de frenado. La guía se extrae a bordo mediante la interpolación de una trayectoria optimizada en tierra, seguida de un regulador de seguimiento de referencia. Se presentan dos casos alternativos de ajuste de control, uno orientado al alto rendimiento y el otro orientado a una baja masa de propulsante. El rendimiento nominal y los análisis de sensibilidad asociados evaluaron la viabilidad de apoyar una fase tan crítica con una constelación LNS reducida, alcanzando errores de control finales por debajo de 500, siendo el de mejor rendimiento de 56. Entre las dos alternativas propuestas, la que tiene como objetivo un bajo gasto de combustible ha demostrado, sin embargo, ser también más robusta frente a la incertidumbre temporal y de estado, proporcionando tasas de éxito mucho mayores.
Descripción
Para apoyar el creciente número de misiones lunares planificadas, se está llevando a cabo una iniciativa internacional colaborativa para conceptualizar y establecer una constelación de satélites lunares para comunicación y navegación. En este contexto, el objetivo del presente documento es analizar cuál es el rendimiento obtenible para un módulo lunar que ejecuta estimación de estado utilizando señales de rango unidireccional de un Servicio de Navegación Lunar (LNS). En particular, se considera una constelación de navegación optimizada de tamaño pequeño como la principal fuente de mediciones, que, junto con un acelerómetro y un altímetro, se utiliza para estimar la trayectoria absoluta del módulo durante la fase principal de frenado. La guía se extrae a bordo mediante la interpolación de una trayectoria optimizada en tierra, seguida de un regulador de seguimiento de referencia. Se presentan dos casos alternativos de ajuste de control, uno orientado al alto rendimiento y el otro orientado a una baja masa de propulsante. El rendimiento nominal y los análisis de sensibilidad asociados evaluaron la viabilidad de apoyar una fase tan crítica con una constelación LNS reducida, alcanzando errores de control finales por debajo de 500, siendo el de mejor rendimiento de 56. Entre las dos alternativas propuestas, la que tiene como objetivo un bajo gasto de combustible ha demostrado, sin embargo, ser también más robusta frente a la incertidumbre temporal y de estado, proporcionando tasas de éxito mucho mayores.