Estudio detallado de los puntos de cruce de las trazas de satélites geocéntricos

Abstract

A la hora de diseñar la órbita de un satélite para cumplir una misión concreta es frecuente diseñar órbitas con trazas repetidas, las cuales tiene la peculiaridad de que, pasado un cierto número de revoluciones, se repiten. Una de las principales características de estas trazas es que por cada punto sobrevolado por el satélite se puede pasar una o, para ciertos puntos especiales, dos veces. Estos puntos, por los que se pasa dos veces, se llamarán “puntos de cruce” o “crossover points”, y son de especial importancia ya que representan una oportunidad doble de observación. El objeto de este proyecto es realizar un análisis lo más detallado posible de los puntos de cruce, de forma que, dada una órbita, se pueda predecir los puntos de cruce con la mayor exactitud posible. Para ello, se parte inicialmente de conceptos básicos de la Mecánica Orbital que serán de gran utilidad para la comprensión y desarrollo del análisis tanto analítico como numérico de estos puntos. La resolución de este problema se llevará a cabo tanto analítica como numéricamente principalmente para órbitas circulares sin ninguna perturbación. Posteriormente, los resultados obtenidos se extenderán para órbitas circulares con perturbaciones seculares debidas al 2 y para órbitas excéntricas sin perturbaciones, estudiando en mayor detalle las órbitas tipo heliosíncrona, tipo Tundra y tipo Molniya. Finalmente, se propondrán posibles ampliaciones y mejoras de los estudios llevados a cabo a lo largo del trabajo que podrían generar nuevas líneas de investigación en el futuro y que resultarían de gran interés en numerosas aplicaciones.

When designing the orbit of a satellite to accomplish a specific mission often design repeated orbits trace which has the peculiarity that, after a certain number of revolutions, are repeated. One of the main features of these traces is that for every point overflown by the satellite can pass one or, for certain special points, twice. These points, which happens twice, "crossing points" or "crossover points" will be called, and are particularly important because they represent a double opportunity of observation. The main objetive of the project is to conduct a detailed analysis as possible of the crossing points, so that, given an orbit can be predicted crossing points as accurately as possible. To do this, it begins with basics concepts of orbital mechanics that will be useful for the understanding and development of both analytical and numerical analysis of these points. The resolution of this issue will take place both analytically and numerically mainly for circular orbits without any disturbance. Subsequently, the results will be extended to circular orbits with secular perturbations due to �����2 and eccentric orbits undisturbed, studying in greater detail the type synchronous orbits, Molniya type and Tundra type. Finally, it will propose possible extensions and improvements of the studies carried out in this work that might generate new lines of investigation in the future and that would be of great interest in many applications