Opción de E-Sail para Sumergir una Nave Espacial en la Atmósfera del Sol
Autores: Mengali, Giovanni; Quarta, Alessandro A.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Opción de E-Sail para Sumergir una Nave Espacial en la Atmósfera del Sol
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Viento solar
Parker Solar Probe
Velas Eléctricas de Viento Solar
órbita heliocéntrica
Distancia al perihelio
Trayectoria de transferencia
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 36
Citaciones: Sin citaciones
Una observación cercana de la región próxima al Sol, con mediciones in situ, requiere que una sonda científica sea colocada en una órbita heliocéntrica con una distancia de perihelio del orden de unos pocos radios solares. Esta es la solución adoptada por la Parker Solar Probe (PSP), cuyo diseño de misión utiliza una trayectoria de transferencia muy compleja con siete asistencias gravitacionales de Venus para alcanzar un radio de perihelio de aproximadamente unos pocos radios solares en alrededor de siete años. Este artículo tiene como objetivo discutir la capacidad de una Velas de Viento Solar Eléctrico (E-sail), es decir, un sistema de propulsión sin propulsor que explota el viento solar como fuente de empuje en el espacio profundo utilizando una red de cuerdas largas y cargadas artificialmente, para impulsar una sonda científica hacia una órbita heliocéntrica con características similares a las consideradas durante el diseño inicial de la misión PSP. El análisis de trayectoria bidimensional de una nave espacial basada en E-sail se realiza en un marco óptimo, considerando las restricciones físicas inducidas por las cargas térmicas que actúan sobre el sistema de propulsión sin propulsor cuando la nave espacial se acerca a las regiones internas del Sol. Esto significa que, durante la trayectoria de transferencia, la nave espacial basada en E-sail debe evitar una región esférica alrededor del Sol cuyo radio depende de las características mecánicas de las cuerdas cargadas. El artículo muestra que son posibles soluciones viables, en términos de trayectorias de transferencia óptimas, incluso cuando se considera un E-sail de rendimiento medio en el diseño de la nave espacial. En ese contexto, la trayectoria obtenida puede llevar una sonda científica a la órbita objetivo (elíptica alta) en menos de dos años, sin el uso de ninguna maniobra intermedia de sobrevuelo.
Descripción
Una observación cercana de la región próxima al Sol, con mediciones in situ, requiere que una sonda científica sea colocada en una órbita heliocéntrica con una distancia de perihelio del orden de unos pocos radios solares. Esta es la solución adoptada por la Parker Solar Probe (PSP), cuyo diseño de misión utiliza una trayectoria de transferencia muy compleja con siete asistencias gravitacionales de Venus para alcanzar un radio de perihelio de aproximadamente unos pocos radios solares en alrededor de siete años. Este artículo tiene como objetivo discutir la capacidad de una Velas de Viento Solar Eléctrico (E-sail), es decir, un sistema de propulsión sin propulsor que explota el viento solar como fuente de empuje en el espacio profundo utilizando una red de cuerdas largas y cargadas artificialmente, para impulsar una sonda científica hacia una órbita heliocéntrica con características similares a las consideradas durante el diseño inicial de la misión PSP. El análisis de trayectoria bidimensional de una nave espacial basada en E-sail se realiza en un marco óptimo, considerando las restricciones físicas inducidas por las cargas térmicas que actúan sobre el sistema de propulsión sin propulsor cuando la nave espacial se acerca a las regiones internas del Sol. Esto significa que, durante la trayectoria de transferencia, la nave espacial basada en E-sail debe evitar una región esférica alrededor del Sol cuyo radio depende de las características mecánicas de las cuerdas cargadas. El artículo muestra que son posibles soluciones viables, en términos de trayectorias de transferencia óptimas, incluso cuando se considera un E-sail de rendimiento medio en el diseño de la nave espacial. En ese contexto, la trayectoria obtenida puede llevar una sonda científica a la órbita objetivo (elíptica alta) en menos de dos años, sin el uso de ninguna maniobra intermedia de sobrevuelo.