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TEMA DO MINICURSO: DINÂMICA DA ATITUDE DE SATÉLITES ARTIFICIAIS
Maria Cecília França de Paula Santos Zanardi
Professor adjunto aposentado da UNESP – Campus de Guaratinguetá
Neste trabalho é discutida a dinâmica do movimento rotacional de satélites artificiais, através das equações do movimento, destacando a representação da atitude através dos quatérnios e ângulos de Euler, a modelagem dos principais torques ambientais atuantes no satélite e a estimação de atitude através do método TRIAD.(Triaxial Attitude Determination). São considerados os torques de gradiente de gravidade, magnéticos, aerodinâmico e de radiação solar. Aplicações são realizadas para os Satélites de Coleta de Dados Brasileiros, SCD1 e SCD2, que se caracterizam por serem satélites estabilizados por rotação, com o eixo de rotação coincidente com o eixo de maior momento de inércia. Os resultados são obtidos por um propagador numérico que utiliza o método de Kunge Kutta de 4ª ordem, fazendo a comparação dos resultados numéricos obtidos com os dados reais fornecidos pelo INPE e com os obtidos por uma solução analítica das equações do movimento. São analisados o ângulo de ascensão reta e declinação do eixo de rotação, o módulo da velocidade de rotação e o erro de apontamento. Os resultados obtidos comprovam a validade da teoria desenvolvida. O método de estimação de atitude TRIAD é um método determinístico muito utilizado no início da exploração espacial, que aceita apenas uma quantidade mínima de dados e é de fácil implementação numérica. A discussão desse método é importante para o aprendizado inicial da estimação de atitude, antes de se utilizar métodos mais refinados, tais como Método dos Mínimos Quadrados, Filtro de Kalman, algoritmo QUEST ( QUaternio ESTimation) dentre outros.
REFERÊNCIAS
[1] Pisacane, V. L.; Moore, R. C. Fundamentals of Space System. Oxford University Press, New York, 1994.
[2] Wertz, J. R. Spacecraft Attitude Determination and Control. D. Reidel, Dordrecht, Holanda, 1978.
[3] Zanardi, M. C.; Real, F. F. Environmental Torques Acting on a Low Earth Orbiter Cylindrical Spacecraft. Adv. in Sp. Res., Vol. 31, No. 8, pp. 1981-1986, Elsevier Ltd., 2003.
[4] Zanardi, M. C. F. P. S. Dinâmica do Voo Espacial. Editora UFABC, Santo André/SP, 2018.
[5] Zanardi, M. C. e Mota, V. Influence of geomagnetic field models on analytical propagator for SPIN stabilized satellites. Braz. J. of Develop. Curitiba, v. 6, n 3, p 15648-15663, 2020.