missões interplanetárias: atuais e planejadas

MISsões interplanetárias:Atuais e planejadas

Rodolfo Batista Negri

SISTEMA SOLAR EXTERNO

Um pálido ponto azul...

Você está aqui!

JUPITER

SATURNO

NETUNO

Guiagem, Navegação e ControleOnde estou e pra onde vou? E como?

Guiagem Navegação Controle

Guiagem, navegação e controle

Qual será minha trajetória, órbita ou destino?

Qual a posição, velocidade e atitude da

espaçonave?

Como devo apontar e manejar os propulsores para garantir o objetivo

da guiagem?

Guiagem Navegação Controle

Guiagem, navegação e controle

Qual será minha trajetória, órbita ou destino?

Qual a posição, velocidade e atitude da

espaçonave?

Como devo apontar e manejar os propulsores para garantir o objetivo

da guiagem?

SIMPLIFICAÇÕES!

Guiagem Navegação

PARA ENGENHEIROS: ENTÃO, TEORIA DE CONTROLE SÓ NO “cONTROLE”?NÃO!

Rastreamento de trajetória, estabilização, etc. Geralmente,

controle e dinâmica não-lineares.

Observadores e filtros.

GUIAGEM, NAVEGAÇÃO E CONTROLE

● Sistema de Controle de Atitude e Órbita (AOCS) e Estação em Solo;

● Controle de atitude é normalmente autônomo;

● Controle de órbita/trajetória é normalmente feito por equipe em solo;

CONTROLE DE ATITUDE

CONTROLE DE ÓRBITA

SensoresRadiometria, GPS, altímetro, acelerômetros ou câmeras.

Computador a bordo

SensoresGiroscópios, sensor de estrelas, sensor solar oumagnetômetro

AtuadoresRodas de reação, propulsores, magnetorques

ATITUDE

AtuadoresPropulsores

OUTROS REQUISITOS

ΔVexecutado

SOLO

(est

imar

, ave

rigua

r, si

mul

ar,

deci

dir,

etc)

TRAJETÓRIA

Comandos de trajetória

GRANDE MAIORIA DAS MISSÕES

Posição e velocidade

DETERMINAÇÃO ORBITAL - OD (ESTIMAÇÃO)

INCERTEZAS!!!!

SensoresAltímetro, acelerômetros e câmeras.

Computador a bordo

SensoresGiroscópios, sensor de estrelas, sensor solar,magnetômetro

AtuadoresRodas de reação, propulsores, magnetotorques

ATITUDE

AtuadoresPropulsores

OUTROS REQUISITOS

Posição e velocidade

TRAJETÓRIA

OPERAÇÕES MAIS COMPLEXAS

NAVEGAÇÃO - MISSÕES INTERPLANETÁRIAS

Navegação

relativa

??????????????????????


● Não se pode contar com GPS;

● Radiometria: posição e velocidade relativo à Terra;

● Efemérides: tabelas astronômicas de posição e velocidade dos astros.


Radiometria

Efemérides

Navegação

relativa

RADIOMETRIA - DISTÂNCIA

RADIOMETRIA - DOPPLER

RADIOMETRIA - DDOR ou VLBIInterferometria de longa linha de base

EFEMÉRIDES

DEEP SPACE NETWORK - NASA

SALA DE CONTROLE - JPL/NASA

NAVEGAÇÃO óptica (ALGUMAS VEZES -> COMPLEMENTAR)

Ajuste de formatoEncontrar centro geométrico

Câmera OSIRIS-REx

ENFIM… COntinuação: SISTEMA SOLAR EXTERNO!

GRANDE INTERESSE NO SISTEMA SOLAR EXTERNO:MUNDOS OCEÂNICOS

MUNDOS OCEÂNICOS

MUNDOS OCEÂNICOS EM JÚPITER

MUNDOS OCEÂNICOS EM SATURNO

MUNDO OCEÂNICO EM NETUNO

MUNDOS OCEÂNICOS

CONTATO ÁGUA-SOLO: VIDA?

JUNO (NASA) Europa clipper (NASA) JUICE (ESA)

MISSÕES EM JúPITER ATUAIS e CONFIRMADAS

Em Júpiter. Ainda será lançada. Estudar Europa.Chega em 2030.

Ainda será lançada.Foco especial em

Ganímedes.Chega em 2029.

MISSÃO PARA TITÃ (SATURNO) - DRAGONFLY (NASA)

Lançamento adiado para 2027.Primeira espaçonave a ir para o Sistema Solar

Externo e não passar por Júpiter.

http://www.youtube.com/watch?v=IdYeWN9ZivE

NENHUMA CONFIRMADA, OU ATUALMENTE EM, URANO E NETUNO

MISSÕES PARA OUTROS CORPOS,

PRÓXIMA AULA

EUROPA CLIPPER● Lançamento em 2024

● Chega em 2030

● Caracterizar oceano e geologia

● Identificar local de pouso para sonda que pode ser lançada em 2027

● Estilingue gravitacional MUITO importante

EUROPA CLIPPER

EUROPA CLIPPER - Múltiplas assistências gravitacionais (estilingues)

46 Manobras em europa

4 Manobras em ganímedes

9 Manobras em calistoTrajetória em

3,7 anos

COMO não colidir?

B-PLANO

TIRO AO ALVO!

B-planoESPAÇONAVE

EXEMPLO: MISSÃO JUNO

http://www.youtube.com/watch?v=sYp5p2oL51g

PROJETO ESTILINGUE nA TERRA

560 km de altitude

MESES ANTES da PASSAGEM PELA TERRA, MEDIçÕES

PROJETO ESTILINGUE nA TERRA (TCM5)

TCM = Manobra de Correção de Trajetória

Solo determina elípse de incertezas com última medição



Calcula manobra pra aproximar do alvo



Estima com 99% de confiança onde deve interceptar com a manobra projetada

COMAnDOS PARA EXECUTAR TCM5

RECEBE E AGENDA PARA DATA E HORA PROJETADA

DEPOIS DE DIAS,EXECUTA MANOBRA

MAIS MEDIçÕES


Solo determina elípse de incertezas com última medição


Calcula manobra pra aproximar do alvo


Estima com 99% de confiança onde deve interceptar depois da manobra




MAIS MEDIçÕES


● TCM8 estava planejada para 10 dias antes da passagem pela Terra;

● TCM9 planejado para DEPOIS da passagem.

● Cada elipse mostra 99% de certeza a cada nova medição antes da TCM8;

● Elipse verde, medição de 22-set-2013 (17 dias antes da passagem)

● TCM8 cancelada devido alta performance (abaixo de 43 kg de combustível p/ TCM9).

PARA INSERÇÃO ORBITAL, MESMA COISAJUNO, 5 dias antes da chegada, 2016

http://www.youtube.com/watch?v=wJiYoNN9lKk

PARA INSERÇÃO ORBITAL, MESMA COISA

VOLTANDO PRA EUROPA CLIPPER… CADA UMA DAS MANOBRAS TEM SEU B-PLANOMAIS COMPLEXO (poucOS DIAS entre manobras)35 a 50 minutos P/ sinal chegar em JÚPITER

46 Manobras em europa

4 Manobras em ganímedes

9 Manobras em calisto

Trajetória em

3,7 anos

JUICE - TOUR PELAS LUAS DE JÚPITER

Ao fim, entra em orbita sobre Ganímedes

SISTEMA SOLAR INTERNO

“Em direção a Marte!” - Friedrich Zander

MERCÚRIO

Bepicolombo (ESA & JAXA)

http://www.youtube.com/watch?v=OuQtRRQVlmg&t=9

VÊNUS

VERITAS & DAVINCI+

VERITAS, 2028Mapeamento de vênus

DAvinci+, 2029-2030Medir atmosfera e possibilidade de

oceanos passados

MARS 2020

Diferentes soluções de navegação para a entrada

Onde a espaçonave passaria sem TCM3


Depois da TCM3


Alvo!

Por onde entrou

POUSO PROPULSADO

NAVEGAÇÃO ÓPTICA RELATIVA AO TERRENO (TRN)Com trn, risco reduzido de 20% a 0,3%

PREDIÇÃO do local de pouso usandoÚltima Solução de navegação

ASTEROIDES

NAVEGAÇÃO - MISSÕES ASTEROIDES

Radio

met

ria

Grandes

incertezas de

Efemérides????

Navegação

relativa

????

Efemérides?

Efemérides?

Efemérides?

NAVEGAÇÃO - MISSÕES ASTEROIDES - HAYABUSA 2

900 m

Espaçonave ficou maior parte do tempo a 20 km do corpo

Incerteza de Efemérides de quase 500 km

20 km

500 km

NAVEGAÇÃO - MISSÕES ASTEROIDESNAVEGAÇÃO óptica é o principal

Radiometria complementa

MIssões ASTEROIDES - MUITAS INCERTEZAS antes da chegada!

QUAL O TAMANHO?

QUAL O FORMATO?

QUAL A MASSA?

TEM LUAZINHAS?

EXEMPLO: COMETA 67P antes da chegada da sonda rosetta

Formato cometa 67P pré-Rosetta Formato real cometa 67P

PRé-caracterização osiris-rex

Diminuir a incerteza em massa de 30% para 2%

Baixa gravidadeExemplo: osiris-rex

1 kmΔV = 3 cm/sESCAPE!

ΔV = - 2,5 cm/sCOLISÃO!

MIssões ASTEROIDES

ORBITALVOO PAIRADO

Espaçonave fixa em relação ao asteroides

MISSÕES a ASTEROIDES tendem a ser bastante cautelosasEXEMPLO - OSIRIS-REX

Pouso - COLETA de amostras - hayabusa 2

Pouso - COLETA de amostras - OSIRIS-REX

http://www.youtube.com/watch?v=VJoLBRXJ8LU

ASTEROIDES

O BRASIL DEVERIA INVESTIR EM MISSÕES INTERPLANETárias?

CREDITS: This presentation template was created by Slidesgo, including icons by Flaticon, and

infographics & images by Freepik.

OBRIGADO!

rodolfobnegri.com

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http://bit.ly/2Tynxth

http://bit.ly/2TyoMsr

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