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Metadados

@PhDThesis{AlmeidaJr:2018:ArArEq,
               author = "Almeida Junior, Allan Kardec de",
                title = "Influence of perturbative forces in the motion of spacecraft: 
                         around artificial equilibrium points and in measurements of 
                         indices",
               school = "Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)",
                 year = "2018",
              address = "S{\~a}o Jos{\'e} dos Campos",
                month = "2018-09-14",
             keywords = "artificial equilibrium points, analytical solutions, perturbative 
                         solutions, integral indices, solar sail, pontos de 
                         equil{\'{\i}}brio artificiais, solu{\c{c}}{\~o}es 
                         anal{\'{\i}}ticas, solu{\c{c}}{\~o}es perturbativas, 
                         {\'{\i}}ndices de integral, vela solar.",
             abstract = "This thesis describes a research about the effects of perturbative 
                         forces over the motion of a spacecraft around artificial 
                         equilibrium points and over measurements of integral indices. In 
                         order to accomplish the task, an initial investigation about how 
                         the artificial equilibrium points are located in the space is 
                         done, whose results are applied to the Sun-Earth system and to a 
                         planar solar sail. Using this concept, solutions are proposed for 
                         a communication problem between a spacecraft located near the 
                         classical lagrangean point L3 and the Earth, due to the presence 
                         of the Sun. Moreover, analytical solutions are proposed to 
                         describe the motion of a spacecraft around artificial equilibrium 
                         points, whose results are applied to a spacecraft located near L3 
                         in the Sun-Earth system perturbed by the gravity of Jupiter and 
                         Venus, to be compared with numerical integrations of the equations 
                         of motion. Such kind of analytical solutions are extended to a 
                         spacecraft located above/below a massive body that rotates with 
                         another massive body around their barycenter, perturbed by a 
                         general moon. This last kind of solution involves periodic 
                         corrections of the thrust applied over the spacecraft. The results 
                         show that the analytical solution comes closer to the numerical 
                         integration of the equations of motion when the frequency of the 
                         corrections is higher. The influence of perturbative forces over 
                         integral indices is also investigated in this thesis. Initially, 
                         they are defined analogously to the ones known in the literature 
                         and they are evaluated using the driven harmonic, Duffing, and Van 
                         der Pol oscillators, which may represent perturbative models of 
                         the simple harmonic oscillator. Thus, this research is extended to 
                         a more realistic astrodynamic case of a spacecraft moving around a 
                         massive body (the Earth) subjected to a thrust in the tangential 
                         and radial directions. New indices are defined and evaluated using 
                         a perturbative solution for a low, constant and radial thrust. 
                         Thus, an index is identified as capable of describe interesting 
                         perturbative effects over the motion. RESUMO: Nesta tese, s{\~a}o 
                         estudados os efeitos de for{\c{c}}as perturbativas sobre o 
                         movimento de um ve{\'{\i}}culo espacial em torno de pontos de 
                         equil{\'{\i}}brio artificiais e sobre medi{\c{c}}{\~o}es de 
                         {\'{\i}}ndices de integrais. Para tanto, uma 
                         investiga{\c{c}}{\~a}o inicial sobre a rela{\c{c}}{\~a}o de 
                         pontos de equil{\'{\i}}brio artificiais no espa{\c{c}}o {\'e} 
                         realizada, cujos resultados s{\~a}o aplicados para o sistema 
                         Sol-Terra, incluindo aplica{\c{c}}{\~o}es para uma vela solar 
                         plana. Usando tal conceito, solu{\c{c}}{\~o}es s{\~a}o 
                         propostas para um problema de comunica{\c{c}}{\~a}o entre um 
                         ve{\'{\i}}culo espacial localizado pr{\'o}xima ao ponto 
                         lagrangeano L3 e a Terra. Na sequ{\^e}ncia, solu{\c{c}}{\~o}es 
                         anal{\'{\i}}ticas s{\~a}o propostas para descrever o movimento 
                         de um ve{\'{\i}}culo espacial em torno de pontos de 
                         equil{\'{\i}}brio artificiais, cujos resultados s{\~a}o 
                         aplicados para um ve{\'{\i}}culo espacial localizado 
                         pr{\'o}xima ao L3 no sistema Sol-Terra perturbada pela gravidade 
                         de J{\'u}piter e V{\^e}nus, para serem comparadas com 
                         integra{\c{c}}{\~o}es num{\'e}ricas das equa{\c{c}}{\~o}es de 
                         movimento. Tais tipos de solu{\c{c}}{\~o}es anal{\'{\i}}ticas 
                         s{\~a}o estendidas para um ve{\'{\i}}culo espacial localizado 
                         acima/abaixo de um corpo massivo que gira com outro corpo massivo 
                         em torno de um centro de massa comum perturbada por uma lua 
                         gen{\'e}rica. Este {\'u}ltimo tipo de solu{\c{c}}{\~a}o 
                         envolve corre{\c{c}}{\~o}es peri{\'o}dicas do propulsor do 
                         ve{\'{\i}}culo espacial e os resultados mostram que a 
                         solu{\c{c}}{\~a}o anal{\'{\i}}tica se aproxima da 
                         integra{\c{c}}{\~a}o num{\'e}rica das equa{\c{c}}{\~o}es do 
                         movimento quando a frequ{\^e}ncia das corre{\c{c}}{\~o}es 
                         {\'e} mais alta. A influ{\^e}ncia das for{\c{c}}as 
                         perturbativas sobre {\'{\i}}ndices de integrais tamb{\'e}m 
                         {\'e} investigada nesta tese. Inicialmente, tais {\'{\i}}ndices 
                         s{\~a}o definidos de maneira an{\'a}loga aos conhecidos na 
                         literatura e s{\~a}o calculados usando os osciladores 
                         for{\c{c}}ado, de Duffing e de Van der Pol, que podem representar 
                         modelos perturbados do oscilador harm{\^o}nico simples. Na 
                         sequ{\^e}ncia, tal pesquisa {\'e} estendida para um caso mais 
                         real{\'{\i}}stico da astrodin{\^a}mica de um ve{\'{\i}}culo 
                         espacial movendo-se em torno de um corpo massivo (a Terra) sujeita 
                         a propuls{\~a}o nas dire{\c{c}}{\~o}es tangencial e radial. 
                         Novos {\'{\i}}ndices s{\~a}o definidos e calculados usando uma 
                         solu{\c{c}}{\~a}o perturbativa para uma propuls{\~a}o pequena e 
                         constante na dire{\c{c}}{\~a}o radial. Em seguida, um 
                         {\'{\i}}ndice {\'e} identificado como capaz de descrever 
                         efeitos perturbativos interessantes sobre o movimento.",
            committee = "Moraes, Rodolpho Vilhena de (presidente) and Sanchez, Diogo 
                         Merguizo (orientador) and Yokoyama, Tadashi (orientador) and 
                         Prado, Antonio Fernando Bertachini de Almeida (orientador) and 
                         Gomes, Vivian Martins and Domingos, Rita de C{\'a}ssia",
         englishtitle = "Influ{\^e}ncia de for{\c{c}}as perturbativas no movimento de uma 
                         espa{\c{c}}onave: em torno de pontos de equil{\'{\i}}brio 
                         artificiais e em medidas de {\'{\i}}ndices",
             language = "en",
                pages = "194",
                  ibi = "8JMKD3MGP3W34R/3RLBNPL",
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           targetfile = "publicacao.pdf",
        urlaccessdate = "30 nov. 2020"
}


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