Estudio del efecto de variaciones del coeficiente de Drag en las órbitas de satélites LEO

Abstract

[ES] El objetivo de este trabajo Fin de Grado es el estudio del efecto de la atmósfera sobre la trayectoria de los satélites en órbita LEO (Low Earth Orbit) atendiendo a las características del satélite, al coeficiente de Drag asociado y al modelo de atmósfera elegido.

Inicialmente se implementará un propagador orbital para la integración de las ecuaciones de movimiento del problema de dos cuerpos, al cual se le añadirán diversas perturbaciones como las debidas al achatamiento terrestre, dada la relevancia de éstas en satélites que orbitan a distancias cercanas a la Tierra. Además, teniendo en cuenta el objetivo principal de este trabajo, se incorporará también la perturbación debida a la atmósfera terrestre utilizando un modelo exponencial de atmósfera. Se validará la eficacia del propagador generado comparando con los resultados calculados por la herramienta JPL¿s HORIZONS de la NASA.

Una vez validado el integrador, se procederá a realizar un estudio de las variaciones orbitales a las que da lugar la consideración de diferentes valores del coeficiente de Drag dentro de un rango admisible teniendo en cuenta las dimensiones y forma del satélite.

[EN] The main goal of this work is to study the effect of the atmosphere on the trajectory of satellites in LEO (Low Earth Orbit) orbit, taking into account the characteristics of the satellite, the associated Drag coefficient and the chosen atmosphere model.

Initially, an orbital propagator will be implemented to integrate the equations of motion of the two-body problem. Next, different perturbations will be added, as those due to the Earth oblateness since they are very relevant for LEO satellites. In addition, taking into account the main objective of this work, the perturbation due to the Earth's atmosphere will also be incorporated using an exponential model of the atmosphere. The goodness of the generated propagator will be validated by comparison with the results given by NASA's JPL's HORIZONS tool.

Finally, a study of the orbital variations due to different values of the Drag coefficient will be carried out with our validated propagator. The Drag coefficients will vary in an admissible range for the the dimensions and shape of the satellite.

[CA] En aquest treball es dissenya un propagador utilitzant el mètode de Cowell i incloent les pertorbacions degudes a laplanament terrestre i la resistència aerodinàmica per a òrbites baixes (també conegudes com òrbites LEO). La validesa i precisió de lintegrador dissenyat sobté mitjançant la comparació dels resultats amb el propagador de la interfície Horizons de la NASA. Donat que linterès es centra en els satèl·lits LEO, aquesta comparativa es realitza propagant les seues òrbites en un interval de temps de una setmana, ja que aquests pateixen correccions en la seua trajectòria amb freqüència.