Propulsión de sondas mediante velas solares en órbitas cercanas al Sol

Abstract

[ES] En los últimos años las misiones espaciales tienden a extenderse cada vez más, hasta llegar a salir del sistema solar. Esto ha llevado a optimizar los sistemas de propulsión actuales de forma que se alcancen mayores velocidades a menor coste económico. Uno de estos sistemas de propulsión son las velas solares que serán objeto de estudio en este trabajo. Varias misiones espaciales con esta tecnología se han desarrollado en esta última década, quizás la más exitosa hasta la fecha sea la misión IKAROS de la Agencia de Exploración Aeroespacial de Japón (JAXA).

En este trabajo se desarrolla un simulador de órbitas utilizando el Software de Wolfram Mathematica comprobando su precisión con datos de la sonda Parker en su órbita alrededor del Sol de la web de Horizons/JPL(NASA). Partiendo de esta misión de la sonda Parker se simulará la nueva órbita que resultaría al desplegar una vela solar tras su paso por el perihelio, obteniendo de esta forma un aumento progresivo y significativo de la velocidad.

También se estudiará el momento óptimo para el despliegue de la vela en función de velocidad, distancia al Sol, temperatura y tipo de vela entre otros parámetros. Se analizará la posibilidad de alcanzar velocidades cercanas a la velocidad de escape del sistema solar.

[EN] In recent years, space missions tend to spread more and more, until they come out of the solar system. This has led to optimizing current propulsion systems so that higher speeds are achieved at lower economic cost.

One of these propulsion systems is the solar sails that will be the object of study in this thesis. Several space missions with this technology have been developed in the last decade, perhaps the most successful to date is the IKAROS mission of the Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA).

In this Master¿s thesis, an orbiting simulator is developed using Mathematica of Wolfram Software, checking its accuracy with data from the Parker probe in its orbit around the Sun from the Horizons / JPL (NASA) website. Starting from this mission of the Parker probe, the new orbit that would result from deploying a solar sail after passing through perihelion will be simulated, thus obtaining a progressive and significant increase in speed.

The optimal moment for the deployment of the sail will also be studied according to speed, distance to the Sun, temperature and type of sail, among other parameters. The possibility of reaching speeds close to the escape velocity of the solar system will be analysed.