Simulação de uma missão espacial: lançamento, injeção em órbita e reentrada

• Ano de defesa: 2017
• Autor(a) principal: Daniel Furlani de Aguiar
• Orientador(a): Mario Cesar Ricci, Ulisses Thadeu Vieira Guedes
• Banca de defesa: Antonio Fernando Bertachini de Almeida Prado, Alexandre Garcia
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação do INPE em Mecânica Espacial e Controle
• País: BR
• Resumo em Inglês: The studies of atmospheric re-entry began with the observation and analysis of meteorite trajectories in the Earths atmosphere. With the advent of the space age in the 1950s, this interest turned to the need to bring a manned spacecraft to a precise location. The understanding of the various aerodynamic factors involved in these trajectories is of fundamental importance for the design of reentry vehicles. In this work we present the simulation of a space mission from launch, injection into orbit, atmospheric re-entry to landing. The various sub-rockets and the re-entry capsule were modeled by means of differential equations in six degrees of freedom, using a control system with coupled axes and variable aerodynamic coefficients as a function of mach number. The results of the simulation were compared with the data generated by software Astos® and for the same vehicle and the same initial conditions, the results achieved were very close. Some differences were caused by the atmospheric models employed and the fact that this simulation was developed in six degrees of freedom, while Astos® used only three. The results obtained suggest the possibility of comparing the data of this simulator with real trajectories in order to validate the models used and still use this software in flight safety.
• Link de acesso: http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m21b/2017/07.17.11.55

Os estudos de reentrada atmosférica tiveram início com a observação e análise das trajetórias de meteoritos na atmosfera terrestre. Com o advento da era espacial, na década de 50, este interesse voltou-se para a necessidade de trazer em um local preciso, uma espaçonave tripulada. A compreensão dos diversos fatores aerodinâmicos envolvidos nestas trajetórias é de fundamental importância para o projeto de veículos de reentrada. Neste trabalho é apresentada a simulação de uma missão espacial desde o lançamento, injeção em órbita, reentrada atmosférica até o pouso. Os diversos subfoguetes e a cápsula de reentrada foram modelados por meio de equações diferenciais em seis graus de liberdade, utilizando um sistema de controle com eixos acoplados e coeficientes aerodinâmicos variáveis em função do número de Mach. Os resultados da simulação foram comparados com os dados gerado pelo software Astos® e para o mesmo veículo e as mesmas condições inciais, os resultados alcançados estavam muito próximos. Algumas diferenças apresentadas foram causadas pelos modelos de atmosfera empregados e pelo fato desta simulação ter sido desenvolvida em seis graus de liberdade, enquanto o Astos® utilizou apenas três. Os resultados obtidos sugerem a possibilidade de comparar os dados deste simulador com trajetórias reais afim de validar os modelos empregados e ainda utilizar este software nos trabalhos de segurança de voo.