Efeitos de Forças Gravitacionais e Não-Gravitacionais sobre o Movimento Orbital de Satélites Artificiais

Autores

  • Jean Paulo dos Santos Carvalho Grupo de Dinâmica Orbital e Planetologia - UNESP
  • Rodolpho Vilhena de Moraes Grupo de Dinâmica Orbital e Planetologia - UNESP http://orcid.org/0000-0003-1289-8332

DOI:

https://doi.org/10.13102/sscf.v3i.5282

Palavras-chave:

Teoria de Perturbação, Arrasto Atmosférico, Pressão de Radiação Solar Direta, Satélites Artificiais.

Resumo

Uma teoria para estudar o movimento orbital de satélites artificiais sobre efeitos do arrasto atmosférico e da pressão de radiação solar direta - considerando a sombra da Terra e alguns termos do geopotencial - é desenvolvida analiticamente. A sombra da Terra é modelada utilizando a função sombra (psi), como introduzida por Ferraz Mello: psi igual zero quando o satélite está na região de sombra e igual a um quando é iluminado pelo Sol. As componentes do arrasto são dadas por Vilhena de Moraes baseado no modelo atmosférico TD-88. O método de Hori para sistemas não-canônicos é aplicado para resolver as equações de movimento. Um software para manipulação algébrica é fundamental para fazer os cálculos necessários. Efeitos seculares e periódicos que influenciam no movimento orbital de satélites artificiais são analisados. É dada ênfase aos termos de acoplamento que surgem na solução do sistema de equações diferenciais. Utilizando dados orbitais do satélite CBERS-1 é feito um estudo para analisar ordens de grandeza da variação do semi-eixo maior devidas às perturbações consideradas.

Downloads

Não há dados estatísticos.

Métricas

Carregando Métricas ...

Biografia do Autor

Jean Paulo dos Santos Carvalho, Grupo de Dinâmica Orbital e Planetologia - UNESP

Mestrando daFaculdade de Engenharia de Guaratinguetá, FEG - UNESP.

Rodolpho Vilhena de Moraes, Grupo de Dinâmica Orbital e Planetologia - UNESP

Pesquisador 1C do CNPq. Possui graduação em Licenciatura em Matemática pela Universidade Mackenzie (1962), mestrado em Matemática pelo Instituto Tecnológico de Aeronáutica (1968), especialização em Mecânica Celeste pelo IAG-USP (1966), doutorado em Dinâmica Orbital e Mecânica do Vôo pelo Instituto Tecnológico de Aeronáutica (1978) e pós doutorado em Engenharia Aeroespacial pela The Texas University at Austin (EUA-1987). Professor Titular aposentado do ITA onde atuou durante 32 anos (1963-1995) no Departamento de Matemática, Departamento de Astronomia e Departamento de Mecânica do Vôo e Orbital. Professor Assistente Doutor, aposentado, do Departamento de Matemática da UNESP /FEG -onde atuou no período 1995-2010. Professor Emérito da UNESP (2011-...). Professor colaborador no programa de pós graduação do INPE na área de Engenharia e Tecnologia Aeroespaciais. Professor Visitante Nacional Senior do ICT-UNIFESP/SJC (2010-2014). Pesquisador visitante do INPE (2015). Professor Visitante Titular da UNIFESP (2015-2017). Pesquisador Visitante do Inpe (2017-2018). Professor Afiliado da UNIFESP (2017-...). Tem experiência nas áreas de Mecânica Celeste e de Engenharia Aeroespacial, com ênfase em Trajetórias e Órbitas, atuando principalmente nos seguintes temas: satélites artificiais, perturbações orbitais, teoria de perturbações e ressonância. É co-fundador do GRAM, hoje CRAAM.

Referências

D. Brouwer, G. Hori, Theoretical evaluation of atmospheric drag effects in the motion of an artificial satellite. Astro. J. 66, 193 (1961).

M.T.R. Fitzgibbon, R. Vilhena de Moraes, An analytical theory on the disturbed motion of an artiticial earth satellite. The Journal of Astronautical Sciences 35, (2) 235 (1987).

S. Segan, Analytical computation of atmospheric drag effects. Cel. Mech. 41, 381 (1988).

M.I. El-Saftawy, A.A. El-Enna, The relativistic and direct solar radiation pressure effects on an axially symmetric spacecraft. I. The Hamiltonian and the canonical equations of motion. Appl. Math. Comput. 132, 505 (2002).

A.A. El-Enna, M.I. El-Saftawy, The joint effect of relativistic and direct solar radiation pressure on an axially symmetric spacecraft. II. The solution and the elements of transformation. Appl. Math. Comput. 138, 247 (2003).

F.A.Abd. El-Salam, L. Sehnal, A second order analytical atmospheric drag theory based on the TD-88 thermospheric density model. Cel. Mech. 90, 361 (2004).

M.I. El-Saftawy, Analytical of the Ressonance Caused by Solar Radiation Pressure on a Spacecraft. Astrophysics and Space Science 295, 407 (2004).

R. Vilhena de Moraes, Combined Solar Radiation Pressure and Drag Effects on the Orbits of Artificial Satellites. Cel. Mech. 25, 281 (1981).

E. Wnuk, Tesseral Harmonic Perturbations for High Order and Degree Harmonics. Cel. Mech. 44, 179 (1988).

E. Wnuk, Harmonic Perturbations in the Keplerian Orbital Elements. ACTA Astronomica 40, 191 (1990).

S. Ferraz Mello, Action de la Pression de Radiation Sur le Mouvement d'un Satellite Artificial de la Terre. In: Proc. Intern. Astronaut. Congress, 14th, Vol. IV, 1963. Warsaw: PWN (1965).

L. Sehnal, Thermospheric Total Density Model TD. Bull. Astron. Inst. Czechosl. 39, 120 (1988).

A. Bezddek, D. Vokrouhlicky, Semi-Analytic Theory of Motion for Close-Earth Spherical Satellites Including Drag and Gravitational Perturbations. Planetary and Science 52, 1233 (2004).

G.I. Hori, Theory of General Perturbation for Non-Canonical Systems. Publ. Astr. Soc. Japan. 23, 567 (1971).

S. Ferraz Mello, Canonical Perturbation Theories. New York: Springer (2007).

W.M. Kaula, Theory of Satellite Geodesy. Walthan: Bleisdell (1966).

D.G. King-Hele, Theory of Satellite Orbits in an Atmosphere. London: Butter Worths (1964).

J. Lafontaine, R. Mamen, Orbit Lifetime Prediction and Safety Considerations. IAF Paper. 84, (1984).

R. Vilhena de Moraes, Non-Gravitational Disturbing Forces. Adv. Space Res. 14, (5) 45 (1994).

T.R. Silva, Cálculo de Coeficientes de Arrasto para Satélites Artificiais. Dissertação (Mestrado) - Faculdade de Engenharia da UNESP, Guaratinguetá (2001).

G.W. Nicoletti, R. Vilhena de Moraes, Estudo Comparativo de Modelos Analíticos para Densidade Atmosférica. In: Resumos do CBDO 49, (2000).

R. Vilhena de Moraes, Analytical Computation of Drag Perturbations using thermospheric Model TD-88, in Orbital Dynamics of Natural and Artificial Objects. In: Brazilian Colloquium on Orbital Dynamics, 135 (1989).

P. Musen, The Influence of the Solar Radiation Pressure on the Motion of an Artificial Satellite. Geophys. Res. 65, (5) (1960).

P. Musen, R. Bryant, A. Bailie, Perturbations in Perigee Height of Vanguard I. Science 131, 935 (1960).

I.I. Shapiro, H.M. Jones, Perturbations of the Orbit of the Echo Balloon. Science 132, 1484 (1960).

P.E. Zadunaisky, I.I. Shapiro, H.M. Jones, Experimental and Theoretical Results on the Orbit of Echo I. SAO SP. RESP. 61, (1961).

R. Vilhena de Moraes, Ação da pressão de radiação solar e do arrasto atmosférico sobre órbitas de satélites artificiais. Tese (Doutorado) - Instituto Tecnológico da Aeronáutica, São José dos Campos (1978).

J.P.S. Carvalho, Ação de Forças Gravitacionais e Não Gravitacionais sobre o Movimento Orbital de Satélites Artificiais. Dissertação (Mestrado) - Faculdade de Engenharia da UNESP, Guaratinguetá (2007).

S. Breiter, Second-Order Solution for the Zonal Problem of Satellite Theory. Cel. Mech. 67, 237 (1997).

H.K. Kuga, R.K. Rao, V. Carrara, Satélites Artificiais: Movimento Orbital. São José dos Campos: INPE (2000).

Downloads

Publicado

20-12-2007

Como Citar

dos Santos Carvalho, J. P., & de Moraes, R. V. (2007). Efeitos de Forças Gravitacionais e Não-Gravitacionais sobre o Movimento Orbital de Satélites Artificiais. Sitientibus Série Ciências Físicas, 3, 1–9. https://doi.org/10.13102/sscf.v3i.5282

Edição

v. 3 (2007): Revista Sitientibus Série Ciências Físicas

Seção

Astronomia e Astrofísica

Licença

Sitientibus Série Ciências Físicas é um jornal de acesso aberto, o que significa que todo o conteúdo está disponível gratuitamente e sem custo para o usuário ou sua instituição. Os usuários estão autorizados a ler, baixar, copiar, distribuir, imprimir, pesquisar ou criar links para os textos completos dos artigos desta revista, sem pedir permissão prévia do editor ou do autor. Isso está de acordo com a definição de acesso aberto da BOAI.

Os autores que publicam com esta revista concordam com os seguintes termos:

1. Os autores mantêm os direitos autorais e concedem ao periódico o direito de primeira publicação com o trabalho simultaneamente licenciado sob uma Licença de Atribuição Creative Commons que permite que outros compartilhem o trabalho com um reconhecimento da autoria do trabalho e publicação inicial neste periódico.

2. Os autores podem celebrar acordos contratuais adicionais separados, mas em acordo com a licença supracitada, para a distribuição não-exclusiva da versão publicada do periódico do trabalho (por exemplo, postá-lo em um repositório institucional ou publicá-lo em um livro), com um reconhecimento de sua publicação inicial neste jornal.

Bookmark and Share

Artigos mais lidos pelo mesmo(s) autor(es)