Modelo do campo gravitacional de um corpo com distribuição de massa irregular utilizando o método da expansão do potencial em série e determinação de seus coeficientes dos harmônicos esféricos

• Ano de defesa: 2017
• Autor(a) principal: Marcelo Lisbôa Mota
• Orientador(a): Evandro Marconi Rocco
• Banca de defesa: Rodolpho Vilhena de Moraes, Francisco das Chagas Carvalho, Aguinaldo Cardozo da Costa Filho
• Tipo de documento: Tese
• 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 general objective of this work was to establish a methodology to determine the gravitational field model around a body with irregular mass distribution, using the method of expansion of the potential in series, after its decomposition in tetrahedral elements, calculating its potential, as the sum of the potentials relative to each tetrahedron. For this purpose, initially, the gravitational field produced by a unitary homogeneous cube was modeled. The results obtained for the cube were compared and validated with those presented by the exact model of this hexahedron. Then, with the model, its coefficients of the spherical harmonics, which also ratified by the results in the literature, were determined. From the validation of this technique for the homogeneous cube, the same technique was applied in the modeling of the gravitational fields of the asteroids (25143) Itokawa, (1620) Geographos and (433) Eros, with the actual data provided by JPL / NASA, producing consistent results compared to those presented in the literature. Using the same procedure adopted for the cube, we also calculated the Stokes coefficients for these asteroids up to order 6. Simulations of trajectories around these asteroids were performed, using the models obtained by the expansion of the potential in series and by the concentrations of masses, with the intention of comparing them. In addition, were also modeled the gravitational fields of the asteroids (2063) Bacchus, (101955) Bennu, (1580) Betulia, (4769) Castalia, (21) Lutetia and (4660) Nereus, whose spherical harmonic coefficients were included in the appendices of this work.
• Link de acesso: http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m21b/2017/10.11.01.09

O objetivo geral deste trabalho foi estabelecer uma metodologia para determinar o modelo do campo gravitacional em torno de um corpo com distribuição de massa irregular, utilizando o método da expansão do potencial em série, após a sua decomposição em elementos tetraédricos, calculando-se o seu potencial total, como o somatório dos potenciais relativos a cada tetraedro. Com este propósito, primeiramente, foi modelado o campo gravitacional gerado por um cubo homogêneo unitário e, em seguida, e os resultados obtidos foram comparados e validados com aqueles apresentados pelo modelo exato desse hexaedro. De posse do modelo, foram determinados seus coeficientes dos harmônicos esféricos, também ratificados pelos resultados existentes na literatura. A partir da validação desta técnica para o cubo homogêneo, procurou-se aplicá-la na modelagem dos campos gravitacionais dos asteroides (25143) Itokawa, (1620) Geographos e (433) Eros, utilizando os dados reais disponibilizados pelo JPL/NASA, produzindo resultados consistentes quando comparados com aqueles apresentados na literatura. Utilizando o mesmo procedimento adotado para o cubo, também foram calculados os coeficientes de Stokes para esses asteroides até o grau 6, além de realizar simulações de órbitas em torno desses asteroides, utilizando os modelos obtidos pelos métodos da expansão do potencial em série e concentrações de massa, com o intuido de compará-las. Além desses asteroides citados, também foram modelados os potenciais dos asteroides (2063) Bacchus, (101955) Bennu, (1580) Betulia, (4769) Castalia, (21) Lutetia e (4660) Nereus, cujos coeficientes dos harmônicos esféricos constam dos apêndices deste trabalho.