| Resumo : |
O presente trabalho tem por objetivo principal desenvolver meios para uma análise preliminar de trajetórias espaciais considerando missões para a Lua e missões interplanetárias. A determinação das trajetórias é realizada considerando-se modelos de dois, três, quatro ou cinco corpos, os quais estão associados à resolução de um problema de valor de contorno em dois pontos (TPBVP) ou em múltiplos pontos. Para os problemas de transferência baseados no modelo de dois corpos, várias aproximações patched-conic são formuladas tanto para missões lunares como para missões interplanetárias. Aproximações patched-conic também são construídas para o estudo da manobra de swing-by lunar e sua factibilidade em missões com recaptura do veículo espacial pelo campo gravitacional da Lua, e em missões interplanetárias. Uma aproximação patched-conic considerando o caso espacial é construída para missões lunares. Tais aproximações permitem determinar trajetórias que podem ser utilizadas como estimativa inicial nos modelos de três, quatro ou cinco corpos. Importantes estudos utilizando esses modelos são realizados, tais como: a análise do consumo de combustível gasto pelo veículo espacial sob diversas configurações de parâmetros e a determinação do consumo mínimo mediante o Algoritmo Sequencial do Gradiente com Restauração; factibilidade da missão; efeitos da atração gravitacional do Sol em missões lunares considerando trajetórias internas de ascensão direta, trajetórias internas de maior tempo de voo, e trajetórias externas; efeitos da manobras de swing-by tanto em missões lunares quanto em missões interplanetárias; e possibilidades de captura balística pela Lua. As manobras de swing-by ocorrem de duas formas: naturalmente, através da dinâmica do problema de três, quatro ou cinco corpos; ou, de forma previamente projetada utilizando, inclusive, aproximações patched-conic. Também são estudadas a simetria entre a viagem de ida e a viagem de retorno de uma missão Terra-Lua; as geometrias favoráveis para a realização da transferência Terra-Lua com mudança no plano de movimento; e as geometrias favoráveis para a realização de uma manobra de swing-by lunar no contexto de uma missão completa Terra-Lua e interplanetária. Um estudo analítico sobre a Integral de Jacobi também é desenvolvido, o qual permite enunciar um TPBVP no contexto do problema de três corpos ou quatro corpos com a Integral de Jacobi preestabelecida é com os incrementos de velocidade estimados por expressões analíticas deduzidas neste trabalho. Como extensão das missões lunares considerando os modelos espaciais, as missões Terra-Terra com uma passagem próxima à Lua são brevemente introduzidas com resultados que mostram as vantagens de tais manobras. |