@MastersThesis{Meireles:2019:AnMoNă,
author = "Meireles, Lucas Gouv{\^e}a",
title = "An{\'a}lise de modelos n{\~a}o-ideais da din{\^a}mica de
atitude de velas solares e seus efeitos no movimento orbital",
school = "Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)",
year = "2019",
address = "S{\~a}o Jos{\'e} dos Campos",
month = "2019-03-29",
keywords = "Vela solar plana, mec{\^a}nica orbital, din{\^a}mica de atitude,
sistemas de controle, m{\'e}todo dos elementos finitos, flat
solar sail, orbital mechanics, attitude dynamics, control systems,
finite element method.",
abstract = "Velas solares apresentam um m{\'e}todo alternativo de
propuls{\~a}o promissor para os pr{\'o}ximos passos da
explora{\c{c}}{\~a}o espacial. Ao longo dos {\'u}ltimos anos,
com o aumento de sua viabilidade tecnol{\'o}gica e
econ{\^o}mica, tem aumentado o interesse na pesquisa de
miss{\~o}es que empregam ve{\'{\i}}culos impulsionados pela
press{\~a}o de radia{\c{c}}{\~a}o solar. No entanto, a
din{\^a}mica e o controle de atitude de uma vela solar exigem
modelos complexos que muitas vezes fogem do escopo de estudos de
transfer{\^e}ncias orbitais que utilizam esse tipo de
ve{\'{\i}}culo. Assim, boa parte dos trabalhos encontrados na
literatura utiliza um modelo ideal para a din{\^a}mica de atitude
em que o posicionamento da vela muda instantaneamente ao longo da
trajet{\'o}ria e fornece o empuxo exatamente na
dire{\c{c}}{\~a}o desejada. Tendo isso em vista, este trabalho
tem como objetivo propor modelos n{\~a}o-ideais para a
din{\^a}mica de atitude, com a implementa{\c{c}}{\~a}o de
sistemas de controle e deforma{\c{c}}{\~o}es da
superf{\'{\i}}cie refletora. Dessa forma, foram realizadas
simula{\c{c}}{\~o}es mais pr{\'o}ximas do comportamento real de
uma vela solar. A partir dos resultados das simula{\c{c}}{\~o}es
de atitude, foi investigado o quanto cada modelo altera a
din{\^a}mica orbital de uma trajet{\'o}ria interplanet{\'a}ria,
visto que a trajet{\'o}ria de uma vela solar depende diretamente
da atitude que o ve{\'{\i}}culo mant{\'e}m ao longo da
miss{\~a}o. Somado a isso, comparou-se os desvios das
simula{\c{c}}{\~o}es que adotam comportamentos n{\~a}o-ideais
da din{\^a}mica de atitude para determinar a influ{\^e}ncia de
cada modelo. Por fim, foi avaliado o custo benef{\'{\i}}cio da
implementa{\c{c}}{\~a}o de cada um. Todos os modelos comprovaram
a import{\^a}ncia de se considerar uma din{\^a}mica de atitude
mais completa nas simula{\c{c}}{\~o}es de transfer{\^e}ncias
interplanet{\'a}rias com uso de velas solares. Al{\'e}m disso,
alguns modelos se mostraram mais vantajosos devido aos seus
menores custos de recursos computacionais e simplicidade de
implementa{\c{c}}{\~a}o. ABSTRACT: Solar sails present an
alternative method of propulsion promising to the next steps of
space exploration. Over the last years, with an increase of their
technological and economic viability, a growth of interest has
been observed on researches of missions that employ vehicles
propelled by solar radiation pressure. However, attitude dynamics
and control of a solar sail demand complex models that in many
cases are not a part of the scope of studies of orbital transfers
which use this type of vehicle. Thereby, a great number of
researches found in the literature use an ideal model for the
attitude dynamics in which the orientation of the spacecraft
changes instantly along the trajectory and offer an acceleration
exactly in the desired direction. Taking that into account, this
research has the objective of proposing non-ideal models for the
attitude dynamics, with the implementation of control systems and
deformations of the reflective surface. In this way, simulations
that are closer to the real behavior of a solar sail were
performed. From the results obtained from the attitude
simulations, an investigation was carried out to establish how
much a non-ideal model alters the orbital dynamics of an
interplanetary trajectory. This is done knowing that the
trajectory of a solar sail depends directly on the attitude it
maintains during the mission. In addition, the deviations of the
simulations that adopt non-ideal behaviors of the attitude
dynamics are compared to determine the influence of each proposed
model. Finally, the implementation cost-effectiveness of each of
the models was assessed. All of the models confirmed the
importance of implementing more thoroughly conceived attitude
dynamics simulations in the interplanetary transfer of solar
sails. Moreover, some of the models demonstrated to be more
cost-effective due to its lower computational requirements and
greater simplicity of implementation.",
committee = "Carvalho, Francisco das Chagas (presidente) and Rocco, Evandro
Marconi (orientador) and Melo, Cristiano Fiorilo de (orientador)
and Santos, Willer Gomes dos",
englishtitle = "Analysis of non-ideal attitude dynamics models for solar sails and
its effects on the orbital movement",
language = "pt",
pages = "142",
ibi = "8JMKD3MGP3W34R/3SUPEUS",
url = "http://urlib.net/ibi/8JMKD3MGP3W34R/3SUPEUS",
targetfile = "publicacao.pdf",
urlaccessdate = "18 abr. 2024"
}