Análise da dinâmica de escape de Space Debris em órbita GEO

Abstract

Aproximadamente 400 satélites de comunicação estão operando atualmente na orbita geoestacionária, e aproximadamente outros 300 estão fora de serviço, em órbitas cemitérios localizadas alguns centos de quilômetros acima das orbitas operacionais. Entretanto, estudos recentes mostram a instabilidade dessas orbitas cemitérios. Um Δ𝑉 de aproximadamente 1.500 km/s seria necessário para realizar uma manobra de reentrada dos satélites geoestacionários na atmosfera terrestre, e consequentemente, queima-los na reentrada. Essa manobra envolveria alguns riscos, porque os detritos poderiam alcançar a superfície da Terra. Portanto, este trabalho investiga uma estratégia alternativa para desviar futuras gerações de satélites de comunicações no final de sua vida operacional, explorando órbitas e colisão com a Lua. Buscando-se em estratégias de mitigação de detritos espaciais, exploramos transferências impulsivas entre órbitas geoestacionárias, e órbitas gravitacionais de captura da Lua em um modelo dinâmico de quatro corpos com o Sol, Terra, Lua e Partícula. Os critérios para procurar órbitas naturais de transferência entre a órbita geoestacionária e a vizinhança da Lua, são definidos considerando as propriedades de escape das trajetórias do Problema Circular Restrito de Três Corpos (PCR3C) como base. De forma coesa, foram selecionadas condições iniciais do modelo de 4 corpos, com energias que favorecem as transferências da Terra-Lua que permanecem em torno da Lua por um longo tempo, e eventualmente colidem com a superfície da Lua. Partido do caso em análise, foi selecionado o satélite geoestacionário brasileiro Star One C4. Após uma análise em larga escala das condições iniciais e seus comportamentos de transporte, foram selecionados transferências potenciais que atingem uma vizinhança próxima da órbita GEO, com uma inclinação suficientemente pequena em relação ao equador terrestre. A evolução temporal das soluções candidatas é analisada. Tal proposta de remoção exige que seja prevista uma massa adicional do sistema de propulsão a bordo, para realizar manobras finais no projeto das gerações futuras de satélites de comunicação.