Transferências interplanetárias utilizando velas solares e propulsão elétrica

Resumo

Depois do começo das viagens espaciais, numerosos tipos de sistemas de propulsão alternativos aos propulsores químicos, muito utilizados no inicio da pesquisa espacial, têm sido analisados. Nos dias de hoje os sistemas propulsores a baixo-empuxo são uma realidade e a missão Deep Space 1 lançada pela NASA em outubro de 1998 demonstrou isto na prática. Além disso, a pressão solar determina a possibilidade de usar outro sistema de propulsão a baixo-empuxo, as velas solares. O uso das velas solares como uma proposta viável para as viagens interplanetárias é importante porque nenhuma massa de propelente é necessária, unicamente o peso da vela. Neste trabalho usaremos transferências interplanetárias de baixo-empuxo, do tipo potência limitada (Power Limited PL), para os sistemas de propulsão elétrica. Consideraremos as seguintes opções de transferência direta: Terra-Saturno, Terra-Urano, Terra-Netuno, e Terra-Plutão. Analisando as vantagens ou desvantagens do uso de diversos sistemas propulsores elétricos (solares, nucleares, e radioisotópicos). Além disso, as velas solares serão aplicadas às opções de transferência direta anteriores, considerando as vantagens ou desvantagens do uso da vela plana e vela composta. Assim como também será realizada uma análise das possíveis vantagens ou desvantagens das velas solares com respeito aos sistemas de propulsão elétrica. Em todos esses estudos usaremos o principio de Pontryagin do cálculo variacional para obter trajetórias de tempo mínimo através dos métodos de otimização indiretos.