Optimal low thrust limited power transfers between arbitrary elliptic orbits. / Transferências ótimas a baixo empuxo e potência limitada entre órbitas elípticas quaisquer

AUTOR(ES)

Francisco das Chagas Carvalho

DATA DE PUBLICAÇÃO

2004

RESUMO

Neste trabalho é apresentada uma análise do problema de transferências espaciais ótimas entre órbitas coplanares e coaxiais diretas, entre órbitas coplanares não coaxiais diretas e entre órbitas não-coplanares coaxiais diretas em campo central Newtoniano, realizadas através de sistemas propulsivos a baixo empuxo e potência limitada. O problema geral de transferências é inicialmente formulado como um problema de Mayer da teoria de controle ótimo com elementos cartesianos vetores posição e velocidade como variáveis de estado. Após a determinação da Hamiltoniana máxima que descreve as trajetórias extremas, pelo Princípio de Máximo de Pontryagin, elementos orbitais clássicos são introduzidos através de uma transformação canônica transformação de Mathieu definida a partir da solução geral do núcleo integrável da função Hamiltoniana. Os termos de curto período são eliminados da Hamiltoniana máxima através de uma transformação canônica infinitesimal construída através do método de Hori. A Hamiltoniana máxima média que descreve as trajetórias extremais associadas às manobras de longa duração para as transferências simples acima citadas possui uma forma quadrática nas variáveis adjuntas que possibilita a resolução das equações canônicas. Para as manobras de longa duração, é investigada a existência de pontos conjugados através da condição de Jacobi e são construídas as curvas de isoconsumo referentes a uma manobra de duração especificada.

ASSUNTO(S)

órbitas circulares órbitas elípticas circular orbits mecânica orbital otimização de trajetória orbits artificial satellites princípio de máximo de pontryagin trajectory optimization potência limitada satélites artificiais baixo empuxo limited power canonical transformation orbital mechanics órbita transformação canônica low thust maximum principle of the pontryagin

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