Herramientas para el diseño orbital de una constelación de satélites.

Arnas Martínez, David
Casanova Ortega, Daniel (dir.) ; Tresaco Vidaller, Eva (dir.)

Universidad de Zaragoza, CIEN, 2015
Departamento de Matemática Aplicada, Área de Matemática Aplicada

Máster Universitario en Modelización e Investigación Matemática, Estadística y Computación

Resumen: El espacio es en la actualidad un medio que ofrece un sinfín de posibilidades, tanto científicas como comerciales. La posición privilegiada que tiene un satélite en el espacio orbitando la Tierra es difícilmente superable con cualquier medio humano o técnico en tierra, ya que permite la observación y estudio de vastas zonas de la superficie terrestre en tiempos muy pequeños, algo impensable de realizar a nivel del suelo. A ello se suma el concepto de constelación de satélites: un grupo de satélites que, dada su geometría orbital, permiten realizar una función común de forma coordinada. Esto suma un nuevo nivel de complejidad al problema mecánico celeste, pero a su vez proporciona nuevas e interesantes posibilidades para las futuras misiones espaciales. El diseño de constelaciones de satélites ha sido durante muchos años un proceso que necesitaba de un gran número de iteraciones en su desarrollo debido a la falta de modelos establecidos para la generación y el estudio de constelaciones. Ello requería de un estudio específico para cada misión particular muy diferente de otras misiones. Sin embargo, en los últimos años, han aparecido modelos teóricos que intentan aglomerar las distintas configuraciones de constelación aparecidas a lo largo del tiempo. Uno de estos modelos son las denominadas Flower Constellations, introducidas por el profesor D. Mortari en el año 2004. La característica principal de este modelo consiste en la visualización de las constelaciones utilizando un sistema de referencia rotante en lugar de un sistema de referencia inercial. Este Trabajo Fin de Máster surge con el objeto de incluir perturbaciones orbitales en la formulación de las Flower Constellations. Las perturbaciones consideradas son: perturbación generada por potencial gravitatorio, perturbación generada por Sol y Luna como tercer cuerpo, perturbación generada por presión de radiación solar, perturbación generada por albedo y perturbación generada por resistencia aerodinámica. Para este fin se ha desarrollado un modelo numérico que permite diseñar constelaciones teniendo en cuenta estas perturbaciones orbitales. Este modelo consigue además incluir en su formulación a las Flower Constellations como caso particular, lo que lo convierte en un modelo más general. El objetivo del este Trabajo Fin de Máster es, por un lado, exponer la teoría utilizada y desarrollada para el diseño de una constelación de satélites sometida a un conjunto de perturbaciones orbitales y, por otro lado, la presentación de un conjunto de herramientas destinadas a obtener información útil con respecto a la constelación definida.

Tipo de Trabajo Académico: Trabajo Fin de Master