Impacto de la Limitación del Ángulo de Inclinación en los Traslados Interplanetarios con Velas Electrónicas
Autores: Quarta, Alessandro A.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Impacto de la Limitación del Ángulo de Inclinación en los Traslados Interplanetarios con Velas Electrónicas
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Vela solar eléctrica
Espacio interplanetario
Cables conductores
Vector de empuje
ángulo de inclinación de la vela
Sistema de control de actitud
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 26
Citaciones: Sin citaciones
La vela solar eléctrica (E-sail) desvía partículas cargadas del viento solar a través de un campo eléctrico artificial para generar empuje en el espacio interplanetario. La estructura de una nave espacial equipada con una E-sail típica consiste esencialmente en un número de largas cuerdas conductoras desplegadas desde un cuerpo central principal, que contiene los subsistemas clásicos de la nave espacial. Durante el vuelo, el plano de referencia que formalmente contiene las cuerdas conductoras, es decir, el plano nominal de la vela, está inclinado con respecto a la dirección de propagación del viento solar (aproximadamente coincidiendo con la dirección Sol-nave espacial en un análisis de trayectoria preliminar) de tal manera que varía tanto la dirección como el módulo del vector de empuje proporcionado por el sistema de propulsión sin propulsante. La generación de un ángulo de inclinación de la vela diferente de cero (es decir, un ángulo distinto de cero entre la línea Sol-nave espacial y la dirección perpendicular al plano nominal de la vela) permite obtener una componente transversal del vector de empuje. Desde la perspectiva del diseño del sistema de control de actitud, un pequeño valor del ángulo de inclinación de la vela podría mejorar la efectividad de la maniobra de actitud de la E-sail a expensas, sin embargo, de un empeoramiento del rendimiento de transferencia orbital. El objetivo de este documento es investigar los efectos de una restricción sobre el valor máximo del ángulo de inclinación de la vela, en el rendimiento de una nave espacial equipada con un sistema de propulsión E-sail en un escenario típico de misión interplanetaria. Durante el vuelo, se considera que el sistema de propulsión E-sail está siempre encendido, de modo que toda la transferencia puede considerarse un único arco propulsado. Se analiza una transferencia heliocéntrica de órbita a órbita sin restricciones de efemérides, mientras que el análisis de rendimiento se lleva a cabo en forma paramétrica en función tanto del ángulo de inclinación de la vela máximo admisible como del valor de aceleración característica del sistema de propulsión.
Descripción
La vela solar eléctrica (E-sail) desvía partículas cargadas del viento solar a través de un campo eléctrico artificial para generar empuje en el espacio interplanetario. La estructura de una nave espacial equipada con una E-sail típica consiste esencialmente en un número de largas cuerdas conductoras desplegadas desde un cuerpo central principal, que contiene los subsistemas clásicos de la nave espacial. Durante el vuelo, el plano de referencia que formalmente contiene las cuerdas conductoras, es decir, el plano nominal de la vela, está inclinado con respecto a la dirección de propagación del viento solar (aproximadamente coincidiendo con la dirección Sol-nave espacial en un análisis de trayectoria preliminar) de tal manera que varía tanto la dirección como el módulo del vector de empuje proporcionado por el sistema de propulsión sin propulsante. La generación de un ángulo de inclinación de la vela diferente de cero (es decir, un ángulo distinto de cero entre la línea Sol-nave espacial y la dirección perpendicular al plano nominal de la vela) permite obtener una componente transversal del vector de empuje. Desde la perspectiva del diseño del sistema de control de actitud, un pequeño valor del ángulo de inclinación de la vela podría mejorar la efectividad de la maniobra de actitud de la E-sail a expensas, sin embargo, de un empeoramiento del rendimiento de transferencia orbital. El objetivo de este documento es investigar los efectos de una restricción sobre el valor máximo del ángulo de inclinación de la vela, en el rendimiento de una nave espacial equipada con un sistema de propulsión E-sail en un escenario típico de misión interplanetaria. Durante el vuelo, se considera que el sistema de propulsión E-sail está siempre encendido, de modo que toda la transferencia puede considerarse un único arco propulsado. Se analiza una transferencia heliocéntrica de órbita a órbita sin restricciones de efemérides, mientras que el análisis de rendimiento se lleva a cabo en forma paramétrica en función tanto del ángulo de inclinación de la vela máximo admisible como del valor de aceleración característica del sistema de propulsión.