Estudo de algumas aquisições orbitais usando um propulsor a plasma do tipo hall com imãs permanentes

Abstract

Este trabalho tem como objeto a dinâmica da aquisição de órbitas por satélites artificiais que foram equipados com propulsores a plasma do tipo Hall. Esses dispositivos são responsáveis pela transformação da energia elétrica utilizada na ionização do gás em energia cinética para a aceleração do plasma que provê empuxo ao satélite. Desde meados de 2002, o Laboratório de Plasmas do Instituto de Física da Universidade de Brasília desenvolve o protótipo derivado dos propulsores de deriva fechada - hoje chamados Stationary Plasma Thrusters (SPT) - que utiliza ímas permanentes para a geração dos campos magnéticos internos e o efeito hall para ejeção dos íons de propelente. A aplicabilidade desse propulsor em manobras de transferência de órbitas é numericamente investigada a partir de propostas de manobras orbitais com baixo empuxo. São realizadas simulações numéricas da transferência de satélites de pequeno, médio e grande porte de órbitas baixas (LEO) para órbita geossíncrona, da remoção orbital de satélites geoestacionários e da alteração de inclinação orbital visando à órbita equatorial. O trabalho visa a indicadores numéricos da viabilidade do uso do propulsor Hall com imãs permanentes em algumas aquisições orbitais. O projeto PHall é desenvolvido pelo LP-IFUnB em colaboração com o grupo de Automação e Controle da Engenharia Mecânica, com o Laboratório Associado de Plasma do INPE e com a FEG-UNESP. ________________________________________________________________________________________ ABSTRACT

This work aims at momentum for the acquisition of orbits of artificial satellites equipped with a Hall thruster. These devices are responsible for the transformation of the electricity used in the gas ionization in kinetic energy for the acceleration of the plasma that provides thrust to the satellite. Since mid-2002, the Plasma Laboratory of the Institute of Physics of the University of Brasilia develop the prototype derivative of the closed drift plasma thrusters - nowadays called Stationary Plasma Thrusters (SPT) - which uses permanent magnets for the generation of internal magnetic fields and the Hall effect for ion propellant ejection. The Hall thruster’s applicability in orbit transfer maneuvers is numerically investigated from proposals for orbital maneuvers with low thrust. There are performed numerical simulations of the transfer of satellites with small, medium and large size from low orbits (LEO) to geosinchronous orbit, de-orbit of geostationary satellites and changes of the orbital inclination seeking the equatorial orbit. The work aims to numerical indicators of the viability of the use of Hall thruster with permanent magnets in some orbital acquisitions. The PHall project is developed by LP-IFUnB in collaboration with the group of Automation and Control of Mechanical Engineering (UnB), with the Associate Laboratory of Plasma INPE and the FEG-UNESP.