Órbitas quase-críticas e quase-heliossíncronas em torno de satélites naturais

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Maria Lívia Galhego Thibes Xavier da Costa
• Orientador(a): Antonio Fernando Bertachini de Almeida Prado, Rodolpho Vilhena de Moraes
• Banca de defesa: Diogo Merguizo Sanchez, Maisa de Oliveira Terra
• 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: When only the secular terms due to the central body oblateness are considered in the gravitational potential, the critical inclination classical values are about 63.43 and 116.57 for the direct and retrograde orbits, respectively, and the ones of the heliosynchronous inclination are, in turn, constant and retrograde for each pair of semi-major axis and eccentricity. If sectoral terms are included into the disturbing function, the equations of motion become coupled, then searching for critical and heliosynchronous inclinations are not a trivial task. For the purpose of overcoming this difficulty, treating accordingly the coupling of the equations and shedding light on the effect of inserting the C22 sectoral hamornic in the hamiltonian function, the quasi-critical inclinations concept is refined and the quasi-heliosynchronous inclinations one is introduced. Such inclinations are found with the aid of the hamiltonian formalism, under the light of nonlinear optimization, for artificial satellites around the Moon, Io, Europa, Ganymede, Callisto and Titan. In this sense, the present work makes the following new contributions to the problems of critical inclination and heliosynchronous orbits: i) application of the nonlinear programming tools to a perturbation theory problem; ii) the obtainment of quasi-critical and quasi-heliosynchronous retrograde inclinations (both cases not existing in the literature); iii) and, finally, finding quasi-critical and quasi-heliosynchronous orbits around the aforementioned planetary satellites.
• Link de acesso: http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m16c/2020/09.01.13.06

Quando apenas os termos seculares devido ao achatamento do corpo central são considerados no potencial gravitacional, os valores clássicos da inclinação crítica são de 63.43 e 116.57 para as órbitas direta e retrógrada, respectivamente, e os da inclinação heliossíncrona são, por sua vez, constantes e retrógrados para cada par de semieixo maior e excentricidade. Se termos setoriais são incluídos na função perturbadora, as equações de movimento se acoplam, e a busca por inclinações críticas e heliossíncronas passa a ser uma tarefa não trivial. Com o objetivo de superar esta dificuldade, tratando corretamente o acoplamento das equações e esclarecendo o efeito da inserção do harmônico setorial C22 na função hamiltoniana, o conceito de inclinações quase-críticas é acurado e o de inclinações quase-heliossíncronas é introduzido. Tais inclinações são encontradas com o auxílio do formalismo hamiltoniano, sob a luz da otimização não-linear, para satélites artificiais ao redor da Lua, Io, Europa, Ganimedes, Calisto e Titã. Nesse sentido, o presente trabalho faz as seguintes novas contribuições para os problemas de inclinação crítica e órbitas heliossíncronas: i) aplica ferramentas de programação não-linear a um problema de teoria de perturbações; ii) obtém inclinações retrógradas quase-críticas e quase-heliossíncronas (ambos os casos inexistentes na literatura); iii) e, finalmente, encontra órbitas quase-críticas e quase-heliossíncronas em torno dos satélites planetários supracitados.