Estudio Propulsivo de una Vela Solar. Análisis de Estrategias de Escape de la Órbita Terrestre: Análisis de Estrategias de Escape de la Orbita Terrestre

Abstract

[ES] En el presente trabajo se comparan diferentes estrategias de guiado localmente ´optimas que permitan el escape de una vela solar perfectamente reflectante de la ´orbita terrestre. Los tiempos obtenidos no ser´an necesariamente tiempos de escape m´ınimos, pero proporcionar´an un orden de magnitud de los mismos y permitir´an realizar un predise˜no de los diferentes subsitemas que compondr´an el veh´ıculo espacial. En particular, se emplea un algoritmo que orienta la vela de forma que continuamente optimiza la proyecci´on de la fuerza sobre la vela solar debida a la presi´on de radiaci´on solar sobre el vector que maximiza la tasa de variaci´on del semieje mayor, de la excentricidad, del radio del perigeo y del radio del apogeo de la ´orbita. El estudio se realiza para una ´orbita inicial geoestacionaria (GEO) y otra de transfe rencia a geoestacionaria (GTO) y aceleraciones caracter´ısticas de la vela comprendidas entre 0.1 y 6 mm s−2 y se ha supuesto que el despliegue de la vela tiene lugar durante el solsticio de invierno en el hemisferio norte. Se desestima el efecto que pueda tener sobre su din´amica cualquier perturbaci´on no debida a la presi´on de radiaci´on solar, as´ı como posibles eclipses. Las trayectorias son simuladas hasta que la vela solar escapa o hasta que se interseca con la Tierra. Los resultados num´ericos obtenidos muestran que es la estrategia que optimiza el semieje mayor la que proporciona los menores tiempos de escape para aceleraciones carac ter´ısticas englobadas entre 0.1 y 3 mm s−2 , aunque a partir de los 3 mm s−2 es la estrategia que optimiza el radio del apogeo la que suministra el tiempo m´ınimo. La ley que optimiza el radio del perigeo ser´a la ´unica que garantice el escape de la vela para cualquier aceleraci´on caracter´ıstica, mientras que la que optimiza la excentricidad s´olo proporcionar´a ´orbitas que se intersecan con la Tierra. Posteriormente, estos resultados ser´an empleados para analizar la idoneidad de realizar el escape de la Tierra mediante la propia vela solar. Para ello se comparar´an el tiempo obtenido para el escape con la duraci´on de una misi´on de transferencia a Mercurio para tres misiones caracter´ısticas (HPSS, µ-SS y ODISSEE), llegando a la conclusi´on de que determinar la con veniencia del uso la vela solar para el escape, a priori, no depender´a de la fracci´on porcentual del tiempo de la misi´on que esta fase suponga, sino del tiempo absoluto que requiera