Satelites estabilizados por rotação e torque magnético residual

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Pós-graduação em Física - FEG

Uma abordagem analítica para o movimento rotacional de satélites artificiais estabilizados por rotação é apresentada, considerando os satélites em órbita elíptica e a influência do torque magnético residual. O torque magnético residual resulta da interação entre o campo magnético residual do satélite e o campo geomagnético, sendo este representado pelo modelo de quadripolo. As equações do movimento são descritas em termos do módulo da velocidade de rotação do satélite, da declinação e da ascensão reta do eixo de rotação do satélite. As componentes médias do torque residual em um sistema fixo no satélite são determinadas para um período orbital. Uma solução analítica para as equações do movimento é determinada, sendo válida para um período orbital. Por esta solução observa-se que o torque residual não afeta o módulo da velocidade de rotação, contribuindo apenas para as variações temporais da ascensão reta e declinação do eixo de rotação, associadas com a precessão e deriva do eixo de rotação do satélite. Aplicações são realizadas para os Satélites de Coleta de Dados Brasileiros SCD1 e SCD2, mostrando uma concordância entre os resultados obtidos pela teoria e os dados fornecidos pelo Centro de Controle de Satélites do INPE. O comportamento do erro gerado na direção do eixo de rotação do satélite é também apresentado, sendo que os desvios obtidos se mostram de acordo com as precisões requeridas para as missões destes satélites.

An analytical approach is show for attitude motion of the spin stabilized artificial satellite in an elliptic orbit. Residual magnetic torque is considered and the geomagnetic torque is defined by the quadripole model. The equations of motion are described by the magnitude of the spin velocity, right ascension and declination of the spin axis. The components of the averaged residual torque are computed for one orbital period in a satellite reference system. An analytical solution is presented and it is valid for one orbit period. By this solution it is possible to observe that the residual torque causes the precession and the drift of the spin axis, but it does not affect the magnitude of spin velocity. Some applications are done for Brazilian Satellite SCD1 and SCD2, and they show the agreement of the theory results and the data provide by INPE Satellite Control Center. The behavior of the error in the spin axis direction is also presented and this error agrees with the required precision of these satellite missions.