Transferencia Hohmann Aumentada para Naves Espaciales con Sistema de Propulsión de Empuje Continuo
Autores: Quarta, Alessandro A.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Transferencia Hohmann Aumentada para Naves Espaciales con Sistema de Propulsión de Empuje Continuo
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Transferencia Hohmann
órbitas
Sistema de propulsión
Cambio de velocidad
Nave espacial
Aceleración de propulsión
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 14
Citaciones: Sin citaciones
La transferencia de Hohmann es el enfoque clásico utilizado en astrodinámica para analizar la transferencia bi-impulsiva óptima, desde el punto de vista del cambio total de velocidad, entre dos órbitas circulares coplanares de radio asignado. La transferencia de Hohmann se caracteriza por una trayectoria elíptica tangente a ambas órbitas circulares en los puntos donde comienza o termina la transferencia y puede ser utilizada para modelar de manera sencilla, en un problema de Kepler, una posible transferencia óptima de una nave espacial equipada con un sistema de propulsión de alto empuje. La literatura reciente ha propuesto una especie de extensión de la transferencia de Hohmann a un escenario de misión heliocéntrica, donde el cambio total de velocidad se reduce en comparación con el resultado clásico al emplear una vela solar fotónica que opera a lo largo de la trayectoria de transferencia en el espacio profundo. El estudio de esta llamada transferencia de Hohmann aumentada, donde la nave espacial utiliza tanto dos impulsos tangenciales (uno al principio y otro al final del vuelo) proporcionados por un sistema de propulsión de alto empuje como la aceleración propulsiva (durante el vuelo) proporcionada por un sistema de propulsión de bajo empuje, se extiende en este documento al considerar un caso más general donde la nave espacial se mueve alrededor de un cuerpo primario genérico y utiliza, a lo largo de la transferencia, un vector de aceleración propulsiva libremente orientable con magnitud constante y asignada. Este escenario es consistente, por ejemplo, con el uso de un propulsor eléctrico típico en lugar de la vela solar fotónica considerada en la literatura reciente. En particular, el documento estudia el impacto del sistema de propulsión de empuje continuo en el rendimiento de la transferencia entre las dos órbitas circulares, analizando la variación del cambio total de velocidad en función de la magnitud de la aceleración propulsiva. El procedimiento, que utiliza un enfoque óptimo para la estimación del rendimiento, puede ser utilizado tanto en un escenario de misión heliocéntrica como planetocéntrica y también puede ser empleado para analizar el rendimiento de una nave espacial equipada con un sistema de propulsión multimodal.
Descripción
La transferencia de Hohmann es el enfoque clásico utilizado en astrodinámica para analizar la transferencia bi-impulsiva óptima, desde el punto de vista del cambio total de velocidad, entre dos órbitas circulares coplanares de radio asignado. La transferencia de Hohmann se caracteriza por una trayectoria elíptica tangente a ambas órbitas circulares en los puntos donde comienza o termina la transferencia y puede ser utilizada para modelar de manera sencilla, en un problema de Kepler, una posible transferencia óptima de una nave espacial equipada con un sistema de propulsión de alto empuje. La literatura reciente ha propuesto una especie de extensión de la transferencia de Hohmann a un escenario de misión heliocéntrica, donde el cambio total de velocidad se reduce en comparación con el resultado clásico al emplear una vela solar fotónica que opera a lo largo de la trayectoria de transferencia en el espacio profundo. El estudio de esta llamada transferencia de Hohmann aumentada, donde la nave espacial utiliza tanto dos impulsos tangenciales (uno al principio y otro al final del vuelo) proporcionados por un sistema de propulsión de alto empuje como la aceleración propulsiva (durante el vuelo) proporcionada por un sistema de propulsión de bajo empuje, se extiende en este documento al considerar un caso más general donde la nave espacial se mueve alrededor de un cuerpo primario genérico y utiliza, a lo largo de la transferencia, un vector de aceleración propulsiva libremente orientable con magnitud constante y asignada. Este escenario es consistente, por ejemplo, con el uso de un propulsor eléctrico típico en lugar de la vela solar fotónica considerada en la literatura reciente. En particular, el documento estudia el impacto del sistema de propulsión de empuje continuo en el rendimiento de la transferencia entre las dos órbitas circulares, analizando la variación del cambio total de velocidad en función de la magnitud de la aceleración propulsiva. El procedimiento, que utiliza un enfoque óptimo para la estimación del rendimiento, puede ser utilizado tanto en un escenario de misión heliocéntrica como planetocéntrica y también puede ser empleado para analizar el rendimiento de una nave espacial equipada con un sistema de propulsión multimodal.