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A relevância dos pequenos corpos em dinâmica orbital

Processo: 16/24561-0
Linha de fomento:Auxílio à Pesquisa - Temático
Vigência: 01 de setembro de 2017 - 31 de agosto de 2022
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia Aeroespacial - Dinâmica de Vôo
Pesquisador responsável:Othon Cabo Winter
Beneficiário:Othon Cabo Winter
Instituição-sede: Faculdade de Engenharia (FEG). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de Guaratinguetá. Guaratinguetá, SP, Brasil
Pesquisadores principais:Antônio Fernando Bertachini de Almeida Prado ; Rodolpho Vilhena de Moraes ; Silvia Maria Giuliatti Winter
Pesq. associados:Rafael Sfair de Oliveira
Bolsa(s) vinculada(s):18/11239-8 - Determinação de órbitas de satélites e anéis a partir da análise de imagens por sondas espaciais, BP.PD
18/11659-7 - Análise de atitude e órbita para uma missão a um asteroide triplo, BP.PD
18/07698-7 - Manutenção de equipamentos computacionais do projeto de dinâmica orbital de pequenos corpos, BP.TT
+ mais bolsas vinculadas 18/07692-9 - Manutenção de equipamentos computacionais do projeto de dinâmica orbital de pequenos corpos, BP.TT
18/00767-3 - Análise da estabilidade de órbitas de satélites artificiais ao redor de Marte, BP.IC
17/20794-2 - Estudo de dinâmica, guiagem e controle aplicado a deflexão de asteroides, BP.DR
16/23542-1 - Manobras de swing-by com uso de impulsos e cabos em três dimensões, BP.PD
17/26855-3 - Estudo do potencial de pequenos corpos, BP.IC
17/17115-6 - Determinação de trajetórias ótimas na dinâmica do problema restrito de três ou quatro corpos considerando órbita de chegada elíptica, BP.PD
14/22295-5 - Estudo da dinâmica de satélites artificiais em torno de sistemas triplos, BP.PD - menos bolsas vinculadas
Assunto(s):Astrodinâmica  Asteroides  Colisões  Órbita 

Resumo

Em dinâmica orbital, pequenos corpos são aqueles que hierarquicamente possuem tamanho muito inferior a pelo menos um dos outros corpos (chamados de primários) do sistema que fazem parte. Um caso muito comum em astronáutica é o de uma sonda espacial viajando dentro do sistema composto por Sol, Terra e Lua, por exemplo. Este tipo de característica faz com que a dinâmica do sistema possua algumas peculiaridades. Uma delas é o fato do pequeno corpo, em geral, não afetar significativamente a evolução orbital dos primários. Porém, se houver uma quantidade expressiva de pequenos corpos interagindo com um corpo primário, pode ocorrer um efeito acumulativo de troca de momento angular fazendo com que o primário sofra alterações orbitais significativas. No caso de interações gravitacionais entre pequenos corpos pode ocorrer uma variedade de resultados, dependendo dos parâmetros físicos e dinâmicos destes corpos. Dentre as possibilidades está a colisão entre os corpos, que pode resultar em fragmentação e/ou acresção dos corpos envolvidos. Outra possibilidade é o espalhamento desses corpos, resultando em expressivas mudanças orbitais de ambos. Em dinâmica orbital é bastante comum o estudo de coletivos de pequenos corpos. Isto se aplica a constelações de satélites, satélites em formação (formation flight), nuvens de detritos espaciais, famílias de satélites irregulares, discos proto-planetários e anéis planetários, por exemplo. Neste projeto serão realizados estudos que envolvam desde a questão de fundamentos, como o fenômeno de colisão e o desenvolvimento do potencial gravitacional de pequenos corpos (que, em geral, são bastante irregulares), passando por estudos da evolução orbital de pequenos corpos sujeitos a diferentes forças perturbativas, até as mais variadas e relevantes aplicações em astrodinâmica (evolução orbital de satélites artificiais e sondas espaciais, manobras orbitais, evolução de nuvens de detritos espaciais, missões espaciais para a exploração de asteroides, entre outras) e em dinâmica planetária (origem e formação de sistemas planetários, de famílias de satélites irregulares, de grupos de asteroides, e evolução orbital de sistemas de anéis planetários e de discos proto-planetários, entre outras). Este projeto está estruturado em quatro partes interconectadas que são classificadas como: a) potencial gravitacional, órbitas periódicas e regiões de estabilidade; b) colisão, fragmentação e acresção; c) manobras orbitais e formação em voo; d) nuvens, anéis e discos. Cada uma destas quatro partes do projeto será desenvolvida por pelo menos três dos cinco pesquisadores principais, além de colaboradores (pesquisadores e estudantes). As partes serão todas desenvolvidas simultaneamente, existindo conexões diretas entre elas. Em especial, os estudos a serem desenvolvidos nas partes denominadas a) potencial gravitacional, órbitas periódicas e regiões de estabilidade e b) colisão, fragmentação e acresção serão aplicados nas outras duas partes e receberão "inputs" dessas partes ao longo dos seus desenvolvimentos. Por exemplo, o fenômeno da colisão é uma questão básica nos estudos de geração e evolução de detritos orbitais, bem como nos estudos de formação planetária. No caso do potencial gravitacional de corpos irregulares, o desenvolvimento destes potenciais será fundamental nos estudos de evolução orbital e manobras de sondas para explorarem estes corpos, bem como, nos estudos de evolução orbital de satélites naturais e partículas que estejam ao redor deles. A maioria dos problemas a serem estudados serão precedidos ou seguidos por uma abordagem de sistemas dinâmicos, analisando a existência de pontos de equilíbrio, órbitas periódicas e regiões de estabilidade. Em particular a ocorrência do fenômeno de ressonâncias será explorada em vários dos subprojetos. (AU)

Matéria(s) publicada(s) na Agência FAPESP sobre o auxílio:
Doutorado direto em dinâmica orbital e planetologia com bolsa da FAPESP 
Pós-doutorado em dinâmica orbital e planetologia com Bolsa da FAPESP  
Pós-doutorado em dinâmica orbital na Unesp com Bolsa da FAPESP 

Publicações científicas (11)
(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)
ARAUJO, R. A. N.; WINTER, O. C.; SFAIR, R. Rings under close encounters with the giant planets: Chariklo versus Chiron. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, v. 479, n. 4, p. 4770-4777, OCT 2018. Citações Web of Science: 0.
FERREIRA, ALESSANDRA F. S.; PRADO, ANTONIO F. B. A.; WINTER, OTHON C.; SANTOS, DENILSON P. S. Analytical study of the powered Swing-By maneuver for elliptical systems and analysis of its efficiency. ASTROPHYSICS AND SPACE SCIENCE, v. 363, n. 7 JUL 2018. Citações Web of Science: 0.
ARAUJO, R. A. N.; GALIAZZO, M. A.; WINTER, O. C.; SFAIR, R. The journey of Typhon-Echidna as a binary system through the planetary region. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, v. 476, n. 4, p. 5323-5331, JUN 2018. Citações Web of Science: 0.
MOURA, JR., O.; CELESTINO, C. C.; PRADO, A. F. B. A. Determination of the optimal conditions for inclination maneuvers using a Swing-by. ASTROPHYSICS AND SPACE SCIENCE, v. 363, n. 5 MAY 2018. Citações Web of Science: 0.
MURCIA, J. O.; PRADO, A. F. B. A.; GOMES, V. M. RETROGRADE AND DIRECT POWERED AERO-GRAVITY-ASSIST TRAJECTORIES AROUND MARS. REVISTA MEXICANA DE ASTRONOMIA Y ASTROFISICA, v. 54, n. 1, p. 143-161, APR 2018. Citações Web of Science: 0.
BORDERES-MOTTA, G.; WINTER, O. C. Poincare surfaces of section around a 3D irregular body: the case of asteroid 4179 Toutatis. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, v. 474, n. 2, p. 2452-2466, FEB 2018. Citações Web of Science: 0.
FERREIRA, ALESSANDRA F. S.; PRADO, ANTONIO F. B. A.; WINTER, OTHON C.; SANTOS, DENILSON P. S. Analytical study of the swing-by maneuver in an elliptical system. ASTROPHYSICS AND SPACE SCIENCE, v. 363, n. 2 FEB 2018. Citações Web of Science: 1.
WINTER, OTHON C.; SOUZA, ALEXANDRE P. S.; SFAIR, RAFAEL; GIULIATTI WINTER, SILVIA M.; MOURAO, DANIELA C.; FORYTA, DIETMAR W. Particles Co-orbital to Janus and to Epimetheus: A Firefly Planetary Ring. ASTROPHYSICAL JOURNAL, v. 852, n. 1 JAN 1 2018. Citações Web of Science: 0.
SANTOS, WILLER G.; PRADO, ANTONIO F. B. A.; OLIVEIRA, GERALDO M. C.; SANTOS, LEONARDO B. T. Analysis of impulsive maneuvers to keep orbits around the asteroid 2001SN263. ASTROPHYSICS AND SPACE SCIENCE, v. 363, n. 1 JAN 2018. Citações Web of Science: 0.
ARAUJO, R. A. N.; MORAES, R. V.; PRADO, A. F. B. A.; WINTER, O. C. Mapping stable direct and retrograde orbits around the triple system of asteroids (45) Eugenia. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, v. 472, n. 4, p. 3999-4006, DEC 2017. Citações Web of Science: 0.
DOS SANTOS, JOSUE CARDOSO; CARVALHO, JEAN P. S.; PRADO, ANTONIO F. B. A.; DE MORAES, RODOLPHO VILHENA. Lifetime maps for orbits around Callisto using a double-averaged model. ASTROPHYSICS AND SPACE SCIENCE, v. 362, n. 12 DEC 2017. Citações Web of Science: 0.

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