Trabajo Fin de Grado
Diseño de un perfil de misión de una sonda científica interplanetaria a Titán
Autor/es | Cano García, Antonio Manuel |
Director | Sanz de Lucas, Eduardo |
Departamento | Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería de la Construcción y Proyectos de Ingeniería |
Fecha de publicación | 2024 |
Fecha de depósito | 2024-05-28 |
Titulación | Universidad de Sevilla. Grado en Ingeniería Aeroespacial |
Resumen | El objetivo de este trabajo es realizar un estudio y desarrollo del diseño de un perfil de misión de una sonda científica interplanetaria a Titán.
Se ha comenzado elaborando un análisis exhaustivo de las principales ... El objetivo de este trabajo es realizar un estudio y desarrollo del diseño de un perfil de misión de una sonda científica interplanetaria a Titán. Se ha comenzado elaborando un análisis exhaustivo de las principales propiedades susceptibles de estudio del satélite objetivo Titán. Este desarrollo ha sido contrastado con la literatura obtenida de numerosos artículos que han estudiado al cuerpo celeste anteriormente. Destaca en este documento una detallada descripción de las características físicas tanto superficiales como internas de Titán, seguida de una enumeración de antecedentes a la misión objetivo que está por desarrollarse. A partir de esta información se establecen los objetivos planteados para la nueva misión científica. A partir de estos conceptos, se propone la definición de una nueva sonda mediante modelos estadísticos obtenidos a través de la información existente de vehículos con objetivos similares, formulando así unas especificaciones base tanto de dispositivos de a bordo como de masa seca disponible. Una vez se llega a este punto, el estudio se centra en la búsqueda de ventanas de lanzamiento asumibles por la sonda. Para ello, se realiza una primera aproximación global de la trayectoria, seguido de un análisis de segundo orden en el que se eliminarán hipótesis simplificadoras, optimizando el problema. Todo este estudio de segmentos de misión ha sido realizado basándose en el algoritmo del problema de Lambert. Establecidos los segmentos de misión, se procede a desarrollar el segmento tierra asociado, definiendo las características del lanzador elegido, estudiando cada una de sus etapas junto con los márgenes horarios y lugar de lanzamiento. Calculado el perfil de misión asociado, se realiza un estudio de mantenimiento orbital sujeto a las perturbaciones de mayor importancia para la órbita final escogida. Todo este cálculo concluye tras un proceso iterativo respecto a consumo de propulsante disponible para así justificar si la misión puede darse con las especificaciones de sonda escogidas o no. Finalizando con el cálculo principal del documento, se realiza una breve introducción al análisis de maniobras de asistencia por gravedad, expresando una primera aproximación para este caso y comparando finalmente los resultados obtenidos con los alcanzados en el perfil de misión anterior. El trabajo se encuentra correctamente adjunto de todo tipo de apéndices que se han considerado necesarios, junto con diversos códigos desarrollados y utilizados durante este. The objective of this research is to conduct a study and development of a design of an interplanetary scientific probe’s mission profile to Titan. To begin, an exhaustive study has been conducted of the main properties ... The objective of this research is to conduct a study and development of a design of an interplanetary scientific probe’s mission profile to Titan. To begin, an exhaustive study has been conducted of the main properties subject to investigationof Titan. This development has been contrasted with different scientific articles which studying the celestial body. It highlights the detailed description of its physical characteristics (both surface and internal) of the body, followed by a list of background information of the target mission that is about to bedeveloped. The objectives have been set for the new scientific mission based on this information. Following these concepts, the proposal involves defining a probe using statistical models derived from existing probes with similar objectives. This approach formulates basic specifications for both on-board devices and available fuel. Once this stage is reached, the document focuses on identifying launch windows feasible for the probe. To achieve this, an initial global approach to the trajectory is conducted, followed by a second-order analysis where simplifying assumptions will be eliminated. This entire mission segment study has been carried out based on the Lambert problem algorithm. The associated ground segment is developed after defining the mission segments, defining the characteristics of the chosen launcher, studying each of its stages along with the time margins and launch location. Once the associated mission profile is calculated, an orbital maintenance study is conducted, subject to the most significant perturbations for the chosen final orbit. The calculation is concluded within the available fuel consumption after an iterative process to clarify if the mission can be accomplished with the selected probe specifications. After completing the main calculation of the document, a brief introduction to the analysis offlyby maneuvers is provided, expressing an initial approach for this case and a final comparison of the results obtained with those achieved in the previous mission profile. The document is appropriately appended with all the necessary appendices, along with the associated codes used and developed throughout this study. |
Cita | Cano García, A.M. (2024). Diseño de un perfil de misión de una sonda científica interplanetaria a Titán. (Trabajo Fin de Grado Inédito). Universidad de Sevilla, Sevilla. |
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