Trajetória terra-lua utilizando propulsão elétrica como propulsão primária

Abstract

A exploração lunar é um tema que está em alta novamente após alguns anos, com o intuito, agora, de manter uma pesquisa constante no corpo celeste, e também a presença humana constante. O uso de Propulsão Elétrica (EP), levando a uma substancial economia de massa de propelente através de altos valores de impulso específico 𝐼𝑠𝑝 em comparação aos sistemas convencionais de propulsão química, pode ser especialmente benéfico no caso de naves pequenas, com limitações substanciais de massa. Este trabalho tem por objetivo analisar os desafios da utilização da propulsão elétrica como sistema de propulsão primário para uma missão terra-lua, baseado na transferência de baixo empuxo utilizada pela missão Smart-1, e analisar como se dá a trajetória. Inicialmente é estudada a base física e matemática das manobras orbitais já estabelecidas. Em seguida é explorado as características orbitais e de ambiente espacial intrínsecas a uma missão terra-lua com a transferência de baixo empuxo em questão. Subsequentemente, a propulsão elétrica é apresentada, e em sequência é apresentada a missão SMART-1. Por fim, é feito uma simulação da trajetória com propulsão elétrica realizada com o Software STK - Astrogator. A economia de combustível encontrada foi substancial, e um menor Delta v foi encontrado para a transferência com propulsão elétrica, porém, em contrapartida o grande tempo de transferência é um problema em termos de radiação e outras perturbações do ambiente espacial.