Simulação de manobras aeroassistidas de um veículo espacial controlado por placas aerodinâmicas reguláveis e sistema propulsivo - Willer Gomes dos Santos (2011)
Em diversas missões de veículos espaciais, faz-se necessário a realização de uma manobra orbital. O cumprimento dessa ação possui vários propósitos, como a necessidade da transferência de um veículo de uma órbita estacionária inicial para uma órbita final, a realização de rendezvous ou a correção dos elementos orbitais devido às perturbações de órbita. As manobras aeroassistidas utilizam forças atmosféricas para modificar a trajetória e velocidade de um veículo espacial. Diversos trabalhos nessa área mostraram que uma significativa redução de combustível pode ser alcançada utilizando manobras aeroassistidas ao invés da transferência totalmente propulsiva. Este trabalho propõe-se a simular manobras aeroassistidas e analisar as vantagens e desvantagens com relação a uma manobra propulsiva. É adotado um veículo de corpo cúbico composto por placas retangulares reguláveis, capazes de alterar o ângulo de inclinação com relação ao fluxo de moléculas. Essa nova abordagem permite alterar as forças aerodinâmicas sofridas pelo veículo, durante a passagem pela região atmosférica e assim avaliar seus efeitos nos elementos orbitais e no sistema de controle do veículo. Este trabalho apresenta as seguintes simulações: transferências aeroassistidas para reduzir o semi-eixo maior ou alterar a inclinação da órbita; transferências com e sem a aplicação de jatos propulsivos para corrigir o decaimento da altitude do perigeu; análise da variação dos ângulos aerodinâmicos em uma transferência aeroassistida; controle do ângulo de ataque das placas aerodinâmicas a fim de manter uma dada força atmosférica constante e manobras sinergéticas. As análises indicam que, de forma geral, as manobras aeroassistidas se mostram mais vantajosas em termos de economia de combustível do que as manobras totalmente propulsivas. Em alguns casos, as manobras sinergéticas podem se tornar uma interessante opção para o analista da missão. Conclui-se também que a utilização do sistema de controle de trajetória em malha fechada é fundamental para o sucesso das simulações, sem o qual não será possível eliminar os erros residuais na trajetória de forma tão eficiente.