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Transferencia de Bajo Empuje a Órbita Elíptica Marciana Cuasi-Sincrónica a Través de Control No Lineal por Retroalimentación

Autores: Santoro, Riccardo; Pustorino, Marco; Pontani, Mauro

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2023

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Acceso abierto

Artículo científico
2023

Transferencia de Bajo Empuje a Órbita Elíptica Marciana Cuasi-Sincrónica a Través de Control No Lineal por Retroalimentación


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Aeroespacial

Palabras clave

Nave espacial
órbita
Marte
Propulsión de bajo empuje
Operativo
Guía

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 34

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Este estudio considera el problema de inyectar una nave espacial en una órbita elíptica de trayectoria de suelo repetitiva alrededor de Marte, comenzando desde una órbita altamente elíptica de 4 soles, que es una órbita típica de captura marciana, ingresada al final de la transferencia interplanetaria. La órbita operativa final tiene apocentros correspondientes a la latitud máxima (o mínima), y se vuelan nueve períodos nodales en 5 días nodales marcianos. Se ha demostrado que la órbita en cuestión garantiza propiedades de cobertura similares a la órbita Molniya alrededor de la Tierra; por lo tanto, es especialmente adecuada para satélites que forman constelaciones. Se propone el control orbital no lineal de bajo empuje como una opción asequible y efectiva para la inyección orbital, capaz de lograr una reducción significativa de propelente en comparación con estrategias alternativas basadas en propulsión química. Este trabajo introduce una nueva ley de retroalimentación saturada para la dirección y magnitud de bajo empuje que es capaz de llevar la nave espacial de interés hacia la órbita operativa. Se ha demostrado que se mantienen propiedades de estabilidad notables utilizando la teoría de estabilidad de Lyapunov. Dado que no se debe identificar un camino de referencia a priori, esta técnica representa una estrategia de guía autónoma viable, incluso en el caso de la indisponibilidad temporal del sistema de propulsión de bajo empuje o en presencia de condiciones iniciales ampliamente dispersas y errores en la estimación de perturbaciones orbitales. Las simulaciones de Monte Carlo demuestran que la estrategia de guía por retroalimentación en cuestión es efectiva y precisa para inyectar una nave espacial en la órbita operativa deseada de trayectoria de suelo repetitiva sin requerir ningún camino de transferencia de referencia.

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