Predição analítica do movimento rotacional de satélites estabilizados por rotação
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Data
2014-02-17
Autores
Borderes Motta, Gabriel [UNESP]
Título da Revista
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Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Resumo
Uma abordagem analítica para o movimento rotacional de satélites arti ciais estabilizados por rotação é apresentada, considerando os satélites em órbita elíptica de baixa excentricidade e a in uência conjunta do torque aerodinâmico, o torque de gradiente de gravidade, o torque magnético residual, o torque magnético devido às correntes de Foucault e o torque de pressão de radiação solar. Modelos matemáticos são apresentados para todos os torques e os componentes médios de cada torque são determinados para um período orbital. O torque médio já inclui os principais efeitos de cada torque sobre o movimento rotacional e são necessários nas equações do movimento. As equações do movimento são descritas em termos do módulo da velocidade ângular de rotação do satélite, da declinação e da ascensão reta do eixo de rotação do satélite. Uma solução analítica para as equações do movimento rotacional é determinada, considerando os valores dos torques externos médios em um período orbital, sendo válida para um período orbital. Por esta solução observa-se que o torque gradiente de gravidade e torque magnético devido às correntes de Foucault afetam o módulo da velocidade angular de rotação, contribuindo também para as variações temporais da ascensão reta e declinação do eixo de rotação, associadas com a precessão e deriva do eixo de rotação do satélite. O torque magnético residual, o torque aerodinâmico e o torque de pressão de radiação solar afetam apenas a ascensão reta e declinação do eixo de rotação, pois o componente que afeta a velocidade de rotação é nulo nestes torques. Aplicações são realizadas para os Satélites de Coleta de Dados Brasileiros SCD1 e SCD2, através de uma primeira abordagem com atualização diária dos dados de atitude e órbita e uma segunda abordagem...
gradient torque, residual magnetic torque, magnetic torque due to the Foucault currents and solar radiation pressure torque on the rotational motion of spin-stabilized arti cial satellites. The mathematical model for these torques are determined for a cylindrical satellite, and their components are determined in a satellite xed system. Analytical solutions are gotten for the equation of motion and these solutions are numerically implemented and the results are compared with the actual data Satellites Brazilian Data Collection - SCD1 and SCD2, provided by INPE. This solution is valid for an orbital period. Through this solution, it is noticed that the gravity gradient torque and the magnetic torque due to the Foucault currents a ects the spin velocity and the spin axis. The temporal variations of right ascension and declination of the spin axis causes the precession and drift of the spin axis. The residual magnetic torque, the aerodynamic torque and the solar radiation pressure torque, does not a ect the spin velocity because the component that a ect the spin velocity is null in these torques. Applications are made for the Brazilian Data Collection Satellites SCD1 and SCD2, through a rst approach with daily updates of the attitude and orbit data, and a second approach without the daily update of these data. The results show a good agreement between the results obtained by theory and data supplied by the Satellite Control Center of INPE in the rst approach during 40 days. For the approach without updates, the results prove to be suitable only for 3 days of simulation. To validate the analytical solution, the pointing error (deviation from the rotational axis calculated by theory with the actual rotational axis) and the solar aspect angle are checked, being that the deviations obtained were within the required precisions for the missions of these satellites. The ... (Complete abstract click electronic access below)
gradient torque, residual magnetic torque, magnetic torque due to the Foucault currents and solar radiation pressure torque on the rotational motion of spin-stabilized arti cial satellites. The mathematical model for these torques are determined for a cylindrical satellite, and their components are determined in a satellite xed system. Analytical solutions are gotten for the equation of motion and these solutions are numerically implemented and the results are compared with the actual data Satellites Brazilian Data Collection - SCD1 and SCD2, provided by INPE. This solution is valid for an orbital period. Through this solution, it is noticed that the gravity gradient torque and the magnetic torque due to the Foucault currents a ects the spin velocity and the spin axis. The temporal variations of right ascension and declination of the spin axis causes the precession and drift of the spin axis. The residual magnetic torque, the aerodynamic torque and the solar radiation pressure torque, does not a ect the spin velocity because the component that a ect the spin velocity is null in these torques. Applications are made for the Brazilian Data Collection Satellites SCD1 and SCD2, through a rst approach with daily updates of the attitude and orbit data, and a second approach without the daily update of these data. The results show a good agreement between the results obtained by theory and data supplied by the Satellite Control Center of INPE in the rst approach during 40 days. For the approach without updates, the results prove to be suitable only for 3 days of simulation. To validate the analytical solution, the pointing error (deviation from the rotational axis calculated by theory with the actual rotational axis) and the solar aspect angle are checked, being that the deviations obtained were within the required precisions for the missions of these satellites. The ... (Complete abstract click electronic access below)
Descrição
Palavras-chave
Satelites artificiais, Torque, Aerodinamica, Movimento rotacional, Radiação solar, Tensões residuais, Aerodynamics
Como citar
BORDERES MOTTA, Gabriel. Predição analítica do movimento rotacional de satélites estabilizados por rotação. 2014. 165 f. Dissertação (mestrado) – Universidade Estadual Paulista, Faculdade de Engenharia de Guaratinguetá, 2014.