Maniobras óptimas de asistencia gravitacional terrestre con una vela solar eléctrica de viento solar
Autores: Niccolai, Lorenzo; Bassetto, Marco; Quarta, Alessandro A.; Mengali, Giovanni
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Maniobras óptimas de asistencia gravitacional terrestre con una vela solar eléctrica de viento solar
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Propulsión sin propulsor
Vela solar eléctrica
Sonda de espacio profundo
Maniobra de asistencia gravitacional terrestre
Espacio interplanetario
órbita heliocéntrica
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
Los sistemas propulsores sin propulsante, como las Velas Solares Eléctricas, son capaces de acelerar una sonda de espacio profundo, requiriendo solo una pequeña cantidad de propulsante para el control de actitud y tasa de giro. Sin embargo, la magnitud del empuje generado suele ser pequeña en comparación con la atracción gravitacional del Sol local. Por lo tanto, el cambio total de velocidad necesario para la misión a menudo se obtiene a expensas de largos tiempos de vuelo. Una posible estrategia para superar este problema es ofrecida por una maniobra de asistencia gravitacional de la Tierra, en la que una nave espacial sale de la esfera de influencia de la Tierra, se mueve en el espacio interplanetario y luego vuelve a encontrar la Tierra con una velocidad hiperbólica de exceso aumentada con respecto al planeta de inicio. Una Vela Solar Eléctrica podría impulsar efectivamente la nave espacial en el espacio interplanetario para realizar tal maniobra particular, aprovechando una magnitud de empuje aumentada en las cercanías del Sol debido a la mayor densidad de iones del viento solar. Este trabajo analiza maniobras de asistencia gravitacional de la Tierra realizadas con una sonda basada en una Vela Solar Eléctrica dentro de un marco óptimo, en el que se maximiza la velocidad hiperbólica de exceso final con respecto a la Tierra para un tiempo de vuelo interplanetario dado. Las simulaciones numéricas destacan la efectividad de esta maniobra para obtener una órbita heliocéntrica final con alta energía.
Descripción
Los sistemas propulsores sin propulsante, como las Velas Solares Eléctricas, son capaces de acelerar una sonda de espacio profundo, requiriendo solo una pequeña cantidad de propulsante para el control de actitud y tasa de giro. Sin embargo, la magnitud del empuje generado suele ser pequeña en comparación con la atracción gravitacional del Sol local. Por lo tanto, el cambio total de velocidad necesario para la misión a menudo se obtiene a expensas de largos tiempos de vuelo. Una posible estrategia para superar este problema es ofrecida por una maniobra de asistencia gravitacional de la Tierra, en la que una nave espacial sale de la esfera de influencia de la Tierra, se mueve en el espacio interplanetario y luego vuelve a encontrar la Tierra con una velocidad hiperbólica de exceso aumentada con respecto al planeta de inicio. Una Vela Solar Eléctrica podría impulsar efectivamente la nave espacial en el espacio interplanetario para realizar tal maniobra particular, aprovechando una magnitud de empuje aumentada en las cercanías del Sol debido a la mayor densidad de iones del viento solar. Este trabajo analiza maniobras de asistencia gravitacional de la Tierra realizadas con una sonda basada en una Vela Solar Eléctrica dentro de un marco óptimo, en el que se maximiza la velocidad hiperbólica de exceso final con respecto a la Tierra para un tiempo de vuelo interplanetario dado. Las simulaciones numéricas destacan la efectividad de esta maniobra para obtener una órbita heliocéntrica final con alta energía.