Analisis dinamico de cables espaciales (tethers). Aplicaciones a la dinamica orbital

Résumé

Se estudian varios problemas relacionados con la dinámica de amarras espaciales. En primer lugar se aborda el problema de la optimización de la inyección orbital de un satélite por transferencia de momento cinético, utilizando una amarra espacial que posteriormente se descarta. El criterio de optimización es maximizar la vida útil del satélite. Aunque el estudio es de interés general, se hace una aplicación numérica al caso del satélite SEDSAT. Se analizan diversos criterios para calcular o estimar la vida útil, y varias estrategias para optimizar el proceso de inyección. A continuación, se analiza la estabilidad del movimiento del sistema amarra-satélite como sólido rígido, manteniendo una forma rectilínea (movimiento pendular). Con las simplifocaciones introducidas, se pueden resolver las ecuaciones por separación de variables, y se calculan por distintos caminos las autofunciones y los autovalores para las oscilaciones transversales. El movimiento resulta ser inestable, pero el tiempo que tardan en crecer los modos inestables es razonablemente largo. Sin embargo, no queda margen para errores. Por tanto, se propone una modificación simple y barata del procedimiento que mejora tanto la vida como la estabilidad. Finalmente, se hace un estudio de la influencia de la excentricidad de la órbita en el proceso de despliege. Se analiza la sensitividad a los distintos parámetros, y se identifican rangos en los que el proceso no está afectado por la excentricidad. Se explora la posibilidad de desplegar cables de gran longitud en menos de una órbita, y la de evitar las zonas de mayor resistencia aerodinámica en órbitas de perigeo bajo.