Dissertação

{pt_PT=End-to-end trajectory design of a mission to the Jovian Trojan asteroids} {} EVALUATED

{pt=Inspirado pela diversidade e interesse científico dos asteróides Troianos na órbita de Júpiter, este trabalho apresenta o projecto de trajectórias de uma missão a este sistema. Duas missões diferentes foram consideradas: um rendezvous com o asteróide 624 Hektor, e um flyby tour de múltiplos asteróides. Para os dois cenários, modelos MGA e MGA-1DSM foram implementados na optimização das trajectórias interplanetárias. A sua implementação foi adaptada do código do GTOP, melhorando a sua fundamentação teórica, e garantindo melhores resultados. Adicionalmente, um estudo de diversos algoritmos de optimização é apresentado para o modelo MGA, com o intuito de preencher as lacunas encontradas na literatura. No caso da flyby tour, um novo problema de optimização é desenvolvido e aplicado neste relatório. Assim, é conseguida uma optimização mais eficiente deste tipo de trajectórias. A trajectória final para o 624 Hektor segue uma sequência MGA Terra-Marte-Júpiter, resultando em 2.4672 km/s de Delta V a bordo do satélite. Para a flyby tour, a sequência MGA é Terra-Vénus-Mercúrio-Vénus, e um total de 6 asteróides são observados. Ao todo, 2.3903 km/s de Delta V a bordo são necessários para tal trajectória, o que mostra bastantes melhorias face aos designs apresentados por Canalias et al.. As duas missões projectadas, e as respectivas melhorias face à literatura, são sucessos deste relatório, e uma consequência directa dos modelos de trajectória implementados., en=Inspired by the diversity and scientific interest of the Jovian Trojan asteroids, this work deals with the trajectory design of a mission to this system. Two different types of missions are considered: a rendezvous with asteroid 624 Hektor, and a flyby tour of different objects. For both of them, MGA and MGA-1DSM models are utilized to optimize the interplanetary trajectories to the Trojan system. These were adapted from GTOP's code, in order to increase their theoretical accuracy and assure quality of results. Additionally, an optimization algorithm survey and tuning study are presented for the MGA implementation, as to fill the gaps found in the literature. For the asteroid flyby tour, a new optimization problem is developed and implemented in this report. This allows for a more efficient optimization of the total flyby tour trajectory. The designed trajectory to 624 Hektor followed a MGA path of Earth-Mars-Jupiter, resulting in a total on-board Delta V of 2.4672 km/s. As for the asteroid flyby tour, the MGA route consisted of a Earth-Venus-Mercury-Venus trajectory, leading to the observation of 6 total asteroids. The on-board Delta V for this result was 2.3903 km/s, showing improvements over the designs found in Canalias et al.. Both designed missions, and their respective improvements relatively to the literature, are considered to be achievements of this report, and a direct consequence of the developed trajectory models.}
{pt=Optimização de trajectória, Asteróides Troianos, Flyby tour de asteróides, Rendezvous de asteróides, Assistências gravitacionais múltiplas, en=Trajectory optimization, Jovian Trojan asteroids, Asteroid flyby tour, Asteroid rendezvous, Multiple gravity assists}

Dezembro 5, 2016, 10:0

Publicação

Obra sujeita a Direitos de Autor

Orientação

ORIENTADOR

Ron Noomen

ORIENTADOR

Paulo Jorge Soares Gil

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Auxiliar