García Hahn, Julián N. (2018) Desarrollo de una estrategia de transferencia de órbita para un satélite geoestacionario con propulsión eléctrica. / Orbit transfer devopment for a full electric geostationary satellite. Maestría en Ingeniería, Universidad Nacional de Cuyo, Instituto Balseiro.
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Resumen en español
En los últimos años los propulsores eléctricos han desplazado a la propulsores químicos como medio de propulsión en la industria satelital. La principal ventaja de este tipo de tecnología son las reducciones en masa de propelente que implica la aplicación de la misma. Al comienzo, los propulsores eléctricos se utilizaban únicamente para las tareas de mantenimiento orbital, ya que los bajos impulsos de los estos son ideales para este tipo tarea. Últimamente, se han comenzado a utilizar propulsores eléctricos para misiones de transferencia orbital, lo cual implica aun mas ahorro en propelente. Sin embargo, la implementación de propulsión eléctrica en misiones de transferencia trae consigo nuevos desafíos a resolver. Estos desafíos abarcan diversas áreas de la Ingeniería. Este trabajo se centra en el calculo y optimización de misiones de transferencia con propulsión eléctrica. Al no existir métodos analíticos directos, es necesario elaborar herramientas numéricas que nos permitan resolver este tipo de problemas. Es por esto, que en este trabajo se desarrolla una herramienta de propagación de órbitas orientada al análisis y optimización de las mismas, la cual denominamos \CUSOI". Una vez desarrollada la herramienta numérica, la misma se valida y se utiliza para la optimización de transferencias. Las optimizaciones se centran en reducir los costos de las misiones. Estos costos pueden definirse en tiempo total de la transferencia, masa de propelente utilizado y/o tiempo de permanencia del satélite en el cinturón de Van Allen, una zona de alta radiación ionizante que recubre la tierra. Una vez realizadas las optimizaciones con CUSOI, se realiza un análisis de las ventajas y desventajas de los distintos tipos de órbitas iniciales, condiciones de lanzamiento y estrategias de propulsion. Ademas, se analizan y comparan los costos en tiempo, masa de propelente y tiempo de estadía en el cinturon de Van Allen para las distintas estrategias encontradas producto de la optimización.
Resumen en inglés
In the last few years, electric propulsion has replaced chemical propulsion in satellital industry. This has happened as a consequence of the reduction in mass propellant needed by electric thrusters in comparison to chemical ones. At its beginnings, electric thrusters were only used for station keep maneuvering. The low thrust of this kind of thrusters were ideal for these tasks. Lately, electric thrusters have been used for orbital transfer maneuvers, which implies even more propellant mass reduction. Nonetheless, the use of this technology brings a new set of challenges for dierent engineering areas. This work focuses on the computation and optimization of orbit transfers with electric propulsion. Because there is no direct analytical solution to this problem, it is necessary to take a numerical approach. This leaded the development of a tool which will be called \CUSOI". It was then validated and applied to transfer optimization. Optimizations are focused on mission costs reduction. These costs are dened in terms of total transfer time, mass of propellant used and/or the total time that the satellite stays in the Van Allen belt. This belt is a high ionizing radiation zone that covers the Earth. After the optimizations are solved, an analysis of advantages and disadvantages of dierent type of initial orbits, launch conditions and propulsion strategies is carried on. In addition, the costs in total time, propellant mass and Van Allen time of the optimization's solutions are compared and analysed.
| Tipo de objeto: | Tesis (Maestría en Ingeniería) |
|---|---|
| Palabras Clave: | Optimization; Optimización; Numericald data; Datos numéricos; Python, C code; Codigos C [Orbital dynamics; Dinámica orbital; Orbital transfer; Transferencia orbital, Electric propulsion; Propulsión eléctrica; Cuda] |
| Referencias: | [1] Srinivasamuthy, N. G. . K. Optimal low thrust orbit transfer from gto to geosynchronous orbit and stationkeeping using electric propulsion system. En: 54th International Astronautical Congress of the International Astronautical Federation, the International Academy of Astronautics, and the International Institute of Space Law. vi, 45, 49, 51 [2] J.E.Pollard. Simplied Analysis of Low-Thrust Orbital Maneuvers. Inf. tec., The Aerospace Corporation, Technology Operations. vi, 38, 46, 55, 57, 59 [3] Marcel J. Sidi. Spacecraft Dynamics and Control. A Practical Engineering Approach. Cambridge University Press, 1997. 18, 26 [4] Bruce A. Conway. Spacecraft Trajectory Optimization. Cambridge University Press, 2010. 27, 34, 38, 61, 66, 69 [5] Vallado, D. Fundamentals of Astrodynamics and Applications, 2nd Edition. Microcosm Press and Kluwer Academic Publishers, 2001. 28, 35 [6] Hahn, J. N. G. Analisis de Factibilidad de Desarrollo de un Propulsor Ionico. Proyecto Fin de Carrera, Instituto Balseiro - UNCUYO - CNEA. 29 |
| Materias: | Ingeniería en telecomunicaciones > Optimización de transferencias orbitales |
| Divisiones: | INVAP |
| Código ID: | 779 |
| Depositado Por: | Tamara Cárcamo |
| Depositado En: | 18 Jun 2019 12:02 |
| Última Modificación: | 18 Jun 2019 12:02 |
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