DINâMICA DE SATéLITES DESATIVADOS: EFEITO DA PRESSãO

Dinâmica de satélites desativados: efeitos da pressão de radiação solar
Daniel de Paiva Mucin, Rita de Cassia Domingos, Diogo Merguizo Sanchez, Rafael Sfair, Antonio
Fernando Bertachini de Almeida Prado, Campus de São João da Boa Vista, Curso Engenharia de
Telecomunicações, [email protected], Bolsa PIBIC
Palavras Chave: Pressão de radiação solar, satélites artificiais desativados, evolução orbital.
Introdução
Figura 1 – (a) Áreas de descarte. (b) Satélites GPS¹.
Como um exemplo, a Figura 2 apresenta as
variações da excentricidade e do raio orbital do
satélite como uma função do tempo. Este caso é
para valores iniciais Ω= 353,970° e ω=296,806°.
SATÉLITE DESATIVADO
SATÉLITE DESATIVADO
31000
SEM PRESSÃO DE RADIAÇÃO SOLAR
COM PRESSÃO DE RADIAÇÃO SOLAR
0,15
SEM PRESSÃO DE RADIAÇÃO SOLAR
COM PRESSÃO DE RADIAÇÃO SOLAR
30000
29000
Raio (Km)
Excentricidade
A órbita de um satélite artificial tem a forma de
uma elipse num plano fixo. Se o movimento não
fosse perturbado, o satélite permaneceria nessa
órbita
indefinidamente.
Satélites
de
telecomunicação, mapeamento por GPS (Sistema
de
Posicionamento
Global)
e
previsão
meteorológica possuem um tempo de vida útil de
até 10 anos. Devido ao alto custo para removê-los
do espaço após o fim da missão, eles são deixados
em uma órbita ± 300 a 500km da sua órbita original,
conhecida como órbita cemitério. Eles fazem parte
de uma fração do lixo espacial que circunda a Terra
e oferecem risco de colisão aos satélites da
constelação. Neste trabalho, nós estudamos o efeito
da pressão de radiação solar sobre a evolução
orbital de satélites do tipo GPS em órbita cemitério e
capturados em uma ressonância (quando o satélite
sofre uma perturbação periódica externa cuja
1
frequência iguala-se à natural) causada pela
combinação das perturbações gravitacional Sol–Lua
e achatamento terrestre. Essa ressonância é a
2ω+Ω, onde ω é o argumento do pericentro e Ω a
longitude do nodo do satélite.
0,10
0,05
28000
27000
26000
25000
24000
0,00
0
50
100
150
200
250
0
50
Tempo (anos)
Objetivos
Estudar a variação na excentricidade de satélites
desativados em função do tempo e averiguar se o
satélite cruza a região da constelação, ou seja,
oferece risco de colisão aos satélites da
constelação.
XXVI Congresso de Iniciação Científica
200
250
Os resultados mostraram que, a força de pressão
de radiação solar faz a excentricidade diminuir. O
que depende da combinação dos valores iniciais de
Ω e ω. Vimos também que os satélites descartados
não oferecem risco aos satélites da constelação.
Conclusões
Neste trabalho, nós apresentamos os resultados
para satélites do tipo GPS em órbita cemitério.
Pretende-se no futuro estudar o efeito da pressão
de radiação em corpos com diferentes razões de
massa.
Agradecimentos
Resultados e Discussão
A Figura 1a ilustra a altitude de satélites artificiais
com relação à Terra. Satélites do tipo GPS têm
altitudes mínimas de cerca de 20.200km e o período
orbital do satélite é metade do período de rotação
da Terra. Nós estudamos os satélites da Figura 1b,
com inclinação de ~56° para diferentes valores de Ω
e ω.
150
Figura 2 - Variação da excentricidade e do raio no
tempo.
Material e Métodos
Este estudo tem caráter teórico e computacional.
Para tanto, nós implementamos a força de pressão
de radiação no pacote de programas numéricos
2
MERCURY .
Foram
realizadas
simulações
numéricas e análise comparativa de resultados com
a literatura.
100
Tempo (anos)
Ao suporte financeiro PIBIC/CNPq e ao grupo de
Dinâmica orbital e Planetologia, Câmpus da UNESP
de Guaratinguetá pelo suporte computacional.
____________________
¹
Sanchez, D. M., Yokoyama, T., Oliveira, P. I. e Cordeiro, R. R.,
Math. Probl. Eng., 2009, ArticleID510759
² Chambers, J. E. MNRAS 1999, 304, 793