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Mejorado gráfico de chuleta de cerdo para la optimización de la trayectoria de la misión de prueba de deflexión por impacto cinético de asteroides

Autores: Wang, Kaiduo; Li, Mingtao; Wang, Jianming

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2025

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Acceso abierto

Artículo científico
2025

Mejorado gráfico de chuleta de cerdo para la optimización de la trayectoria de la misión de prueba de deflexión por impacto cinético de asteroides


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Aeroespacial

Palabras clave

Requisitos de la misión
Fase de diseño preliminar
Deflexión por impacto cinético
Asteroides
Gráfico de cerdo
Restricciones de ingeniería

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 26

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Para los requisitos de la misión de la fase de diseño preliminar para la deflexión de asteroides por impacto cinético, se propone un método de diseño de gráfico de cerdo mejorado que considera de manera integral tanto las restricciones de ingeniería como la efectividad de la deflexión. Este método permite la visualización de las restricciones de ingeniería, como el sitio de lanzamiento, el vehículo de lanzamiento y la visibilidad del impacto, así como la distancia de deflexión después del impacto, todo dentro de un solo gráfico. Proporciona un conjunto de valores iniciales que cumplen con los requisitos dentro de la ventana designada para la corrección de trayectoria posterior, según las diferentes necesidades de la misión. Basado en la técnica de cónicas parcheadas, este documento establece primero un modelo dinámico para la trayectoria de la nave espacial hacia el asteroide y luego determina los parámetros tanto para la salida de la Tierra como para el impacto con el asteroide resolviendo el problema de Lambert. Luego, basado en los parámetros de salida, se deriva la expresión para la fuga de la órbita de estacionamiento de la Tierra, y las restricciones del tiempo de navegación del cohete y la latitud del sitio de lanzamiento se transforman, respectivamente, en restricciones de parámetros sobre el argumento del perigeo y la declinación de lanzamiento. Basado en los parámetros de impacto, se establece un modelo de dinámica de deflexión de asteroides para calcular la magnitud aparente del asteroide y la distancia de deflexión. Finalmente, se genera el gráfico de cerdo mejorado utilizando los modelos mencionados anteriormente. El gráfico muestra de manera integral los parámetros de objetivo optimizados y los parámetros de restricción de ingeniería a lo largo de todo el proceso, desde la salida del vehículo de lanzamiento hasta la distancia de deflexión posterior al impacto, dentro de la ventana de lanzamiento dada. Esto proporciona valores iniciales que satisfacen tanto las restricciones de ingeniería como los requisitos de la misión para el diseño de trayectoria de una misión de prueba de deflexión de asteroides por impacto cinético en órbita. En comparación con otros métodos de diseño de trayectoria que proporcionan solo una trayectoria única, el gráfico de cerdo mejorado permite una visualización rápida, intuitiva y completa de un conjunto de trayectorias de lanzamiento dentro de la ventana factible que satisfacen las restricciones de ingeniería. Este enfoque reduce el número de iteraciones requeridas para hacer coincidir la trayectoria de transferencia de espacio profundo con la fase de inyección del vehículo de lanzamiento de más de cinco a una. El método propuesto puede servir como una referencia valiosa para la selección de objetivos y la optimización de trayectorias en misiones de validación en órbita para la deflexión de asteroides por impacto cinético.

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