Título
Diseño y simulación del encuentro, acercamiento y acoplamiento de pequeños satélites.
Autor
José Martínez
Colaborador
José S. Guichard Romero (Asesor de tesis)
ROGERIO ADRIAN ENRIQUEZ CALDERA (Asesor de tesis)
Nivel de Acceso
Acceso Abierto
Materias
Simulador - (SIMULADOR) Encuentro - (ENCUENTRO) Redezvous - (REDEZVOUS) Docking - (DOCKING) Cubesats - (CUBESATS) Propagador Orbital - (PROPAGADOR ORBITAL) Transferencia orbita - (TRANSFERENCIA ORBITA) Matrices de rotación - (MATRICES DE ROTACIÓN) CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA - (CTI) CIENCIAS DE LA TIERRA Y DEL ESPACIO - (CTI) CIENCIAS DEL ESPACIO - (CTI) SATÉLITES - (CTI) SATÉLITES - (CTI)
Resumen o descripción
In previous work at INAOE, ideas of rotation of space agents for orientation in their orbit were explored; and, more generally, the conceptual design of an aerospace navigation simulator. In this research work, the rotations of a spacecraft are linked (by quaternions) with the navigation simulator, which was originally punctual, and which were developed in the space environment using Kepler's laws. The programming of a circular orbit propagator was carried out considering the design and implementation of the new part of the simulator to consider the rendezvous, encounter and docking of space agents. The description of rotation and navigation of a single space agent began, to later be able to establish the joint movement of two space agents in orbit. The predefined orbits of each agent were calculated using the technique of an orbital propagator that was constructed from classical Keplerian elements and their corresponding transformations to Cartesian elements to finally obtain the
easiest-to-interpret state variables. Then, based on it, the putting into orbit of two space agents was simulated, obtaining all the state variables. In addition to all this, orientation will be treated as a key part for the rendezvous of space agents, so rotations will be generated in each of these through quaternions The knowledge necessary for the rendezvous, encounter and coupling of space agents has been known for several decades, however, the number of variables that these studies cover generate a wide variety of possible space missions; Taking some of these ideas, designing and implementing a space simulator that puts some of these concepts and particularities into practice is a great opportunity to explore aerospace mission research worldwide. This investigation begins with the equations necessary for the description of the relative motion of a space agent with respect to another that is in a different orbit are the Hill-Clohessy-Wiltshire equations, as well as the Hohmann transfer equations that describe the maneuvers necessary to generate a change in the orbit (increase or decrease in the orbital radius, considering that both are limited to circular orbits.
En trabajos anteriormente realizados en el INAOE, se exploraron ideas de rotación de agentes espaciales para la orientación en su órbita; y, de manera más general, el diseño conceptual de un simulador de navegación aeroespacial. En este trabajo de investigación se unen las rotaciones de una nave espacial (por medio de cuaterniones) con el simulador de navegación, que originalmente era puntual, y que se desarrollaban en el entorno espacial utilizando las leyes de Kepler. Se realizó la programación de un propagador de órbitas circulares considerando el diseño e implementación de la parte nueva del simulador para tomar en cuenta el acercamiento, encuentro y acoplamiento de agentes espaciales. Se inició la descripción de rotación y navegación de un único agente espacial, para posteriormente poder establecer el movimiento conjunto de dos agentes espaciales en órbita. Las órbitas predefinidas de cada agente fueron calculadas utilizando la técnica de un propagador orbital que fue construido a partir de elementos Keplerianos clásicos y sus correspondientes transformaciones a elementos cartesianos para obtener finalmente las variables de estado más fáciles de interpretar. Luego, con base en la misma, se simuló la puesta en órbita de dos agentes espaciales obteniéndose el total de las variables de estado. Aunado a todo esto la orientación se tratará como una parte clave para el encuentro de los agentes espaciales por lo que se generarán rotaciones en cada uno de estos por medio de cuaterniones Los conocimientos necesarios para el acercamiento, encuentro y acoplamiento de agentes espaciales se conocen desde hace ya varias décadas, sin embargo, la cantidad de variables que estos estudios abarcan, generan una amplia variedad de posibles misiones espaciales; tomando algunas de estas ideas, el diseñar e implementar un simulador espacial que ponga en práctica algunos de estos conceptos y particularidades es una gran oportunidad de explorar la investigación en misiones aeroespaciales a nivel mundial. Esta investigación se inicia con las ecuaciones necesarias para la descripción del movimiento relativo de un agente espacial con respecto a otro que se encuentra en una órbita distinta son las ecuaciones Hill-Clohessy-Wiltshire, así como las ecuaciones de transferencias de Hohmann que describen las maniobras necesarias para generar un cambio en la órbita (aumento o decremento en el radio orbital, considerando que ambas están limitadas a órbitas circulares
Editor
Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica
Fecha de publicación
diciembre de 2021
Tipo de publicación
Tesis de maestría
Versión de la publicación
Versión aceptada
Recurso de información
Formato
application/pdf
Idioma
Español
Audiencia
Estudiantes
Investigadores
Público en general
Sugerencia de citación
Martínez Salazar, José Fernando, (2021), Diseño y simulación del encuentro, acercamiento y acoplamiento de pequeños satélites, Tesis de Maestría, Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica.
Repositorio Orígen
Repositorio Institucional del INAOE
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