Resumen - Maneuvers de Bajos Impulso en la Malla sobre Orbits Quasiperiódicas

Maneuvers de Bajos Impulso en la Malla sobre Orbits Quasiperiódicas

2025-07-10 17:26:54

{"Ian M. Down","Manoranjan Majji","Kathleen C. Howell"}

{nlin.CD,math.DS,math.OC}

Este documento de investigación presenta un enfoque novedoso para la reconfiguración o re-etapa de naves espaciales en toros invariantsos cuasi-periódicos (QPITs) en entornos de múltiples cuerpos utilizando un marco de control óptimo de dos niveles. Los objetivos principales son minimizar la desviación del QPIT durante las maniobras y asegurar una re-etapa segura y ágil de la nave espacial. El documento comienza introduciendo el concepto de QPITs y su importancia en el diseño de trayectorias, especialmente cerca de los puntos de liberación. Subraya la necesidad de reconfiguración o re-etapa, que permite a las naves espaciales partir y regresar al mismo diseño primario en una época y fase sin entrada de control. Los autores introducen un marco de control óptimo de dos niveles que minimiza la desviación de la trayectoria del espacio de fase de un QPIT a través de su función de toro. El primer nivel de optimización resuelve la trayectoria del espacio de toro más factible mediante la minimización de la entrada de control de la fase ficticia del espacio del mapa. El segundo nivel luego realiza esta trayectoria con la entrada de control del espacio de fase disponible mediante la minimización del error de seguimiento o la generación de soluciones parcheadas basadas en los tiempos de conmutación del espacio de toro. El documento discute la condición de invariancia modificada, que establece una conexión entre el control en el espacio de toro y el espacio de fase. Muestra que la desviación de la variedad cero durante cualquier maniobra es inalcanzable para una gran clase de sistemas mecánicos. En su lugar, los problemas de control óptimo se resuelven en el espacio de toro para minimizar la entrada de control de la velocidad ficticia, resultando en la trayectoria más factible considerando las limitaciones del espacio de fase. El documento también discute las modificaciones al marco para sistemas dinámicos forzados quasiperiódicamente, como el problema de tres cuerpos restringido elíptico (ER3BP). Proporciona ejemplos numéricos para toros de dos dimensiones en el CR3BP y ER3BP, demostrando el éxito de la metodología propuesta en la minimización de la desviación del toro durante la re-etapa. Los autores introducen trayectorias de recuperación de tiempo mínimo con condiciones de toro finales libres para mostrar la disparidad entre el marco propuesto y los enfoques agnósticos del toro. Los resultados muestran que el marco propuesto puede lograr tiempos de recuperación más bajos en comparación con las soluciones tradicionales de mínimo combustible, agnósticas del toro. En conclusión, el documento presenta un enfoque novedoso y efectivo para la reconfiguración de naves espaciales en QPITs utilizando un marco de control óptimo de dos niveles. La metodología propuesta demuestra el potencial para minimizar la desviación del toro durante la re-etapa, lo que lleva a operaciones de naves espaciales más seguras y ágiles.