Volume 12 number 2
Pages: 163-170
Minimum Fuel Trajectories for the Lunar Polar Orbiter*
Antonio Fernando Bertachini de Almeida Prado
| Resumo: | Trajetórias de mínimo consumo de combustível para um orbitador polar lunar Este trabalho considera o problema de enviar um veículo espacial de uma órbita baixa em torno da Terra até a Lua, com consumo mínimo de combustível. O objetivo é encontrar o controle a ser utilizado para efetuar as tarefas envolvidas em uma missão que minimiza o consumo requerido para completar a missão. A primeira parte desse trabalho considera manobras impulsivas, aonde o controle consiste na aplicação de forças que mudam a velocidade do veículo espacial em um tempo desprezível e obtém um conjunto de valores para o consumo e o tempo de transferência para várias trajetórias. A segunda parte considera o uso de trajetórias de baixo empuxo, aonde o controle consiste na escolha dos instantes de início e fim da aplicação da força, bem como da direção da mesma em cada instante de tempo. Os resultados mostraram que uma grande economia de combustível pode ser obtida pela utilização de motores de baixo empuxo para a trajetória que vai da Terra até a Lua. Uma primeira anáise do comportamento da órbita em torno da Lua,incluindo predições da freqüência e de consumo de combustível para manobras de manutenção orbital em torno da trajetória nominal, está também incluído. |
| Palavras Chave: | Astrodinâmica, Manobras Orbitais, Trajetórias, Órbitas |
| Abstract: | In this paper the problem of sending a spacecraft from Low Earth Orbit (LEO) to the Moon with minimum fuel consumption is considered. The goal is to find the control to be used to perform the tasks involved in the mission that minimizes the fuel expenditure required. The first part of this paper deals with impulsive maneuvers, where the control consists in the application of two impulsive thrusts that changes instantaneously the velocity of the spacecraft, and obtain a set of values for the fuel expenditure and trip time for several trajectories. The second part considers the use of low-thrust trajectories, where the control consists of chosen the instants to start and to stop the application of a finite thrust, as well as the direction of this thrust at every instant of time. The results showed that large savings in fuel consumption could be obtained by using low thrust trajectories for the Earth-Moon part of the mission. A first analysis for the behavior of the orbit around the Moon, including predictions for the frequency and fuel expenditure for the maneuvers to keep the orbit close to the nominal trajectory, is also included. |
| Keywords: | Astrodyamics, Orbital Maneuvers, Trajectories, Orbits |
PDF copy (120 kbytes)
Click here to obtain
|
Last modifications: by jro |