O propósito deste trabalho e estudar o comportamento de um sistema Hamiltoniano que representa o problema elíptico dos três corpos, cujos movimentos médios são comensuráveis na razão p+1:p, onde p e um numero inteiro positivo. A Hamiltoniana do problema não e trivialmente integrável, devido a inclusão simultânea das ressonâncias do tipo excentricidade e inclinação; porem e possível obter duas Hamiltonianas integráveis, efetuando-se algumas considerações nos parâmetros que definem essas ressonâncias. A analise do problema não integrável será feita de maneira qualitativa, cujo enfoque será estudar as famílias de orbitas periódicas triviais, obtidas a partir de duas integrais primeiras do sistema. Serão analisadas, também, a estabilidade linear dessas famílias de orbitas periódicas. A aplicação da teoria sera feita para alguns pares de satélites de Saturno e para o par de planetas Netuno-Plutao, cujo sistema e o único a apresentar essa dupla ressonância. Esta aplicação visa determinar os valores das constantes de integração e estabelecer a localização destes pontos no plano das integrais primeiras. Será feita em seguida uma redução ao caso restrito, onde a massa de um dos corpos e negligenciavel.

Neste trabalho a atitude de um veículo axi-simétrico é simulada durante a sua reentrada na atmosfera. Utilizou-se o método de integração numérica Runge Kutta de 4 ordem para resolver as equações de movimento. Os resultados obtidos foram comparados com os dados provenientes do teste do módulo de reentrada FIRE 1, lançado em abril de 1964 no Cabo Kennedy, Flórida. São apresentados também as equações linearizadas para o movimento do veículo.

O presente trabalho tem por foco o desenvolvimento e análise do controle térmico do primeiro micro satélite universitário brasileiro, ITASAT-1, de forma que atenda as necessidades impostas em nível de Preliminary Design Review - PDR (revisão de analíse preliminar) do projeto, para tanto foi analisado os casos críticos previstos para o satélite em seu vôo órbital. O presente satélite faz parte do programa ITASAT, que é uma ação conjunta do Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA), Instituto Nacional de Pesquisa Espacial (INPE) e a Agencia Espacial Brasileira (AEB). Para fazer frente a tal intento foi utilizado o pacote de softwares de análise térmica da C&RTECH que é constituído pelo THERMAL DESKTOP e pelo SINDA/FLUINT, baseado no software AutoCAD. Esse pacote é dedicado para análise de objetos que serão expostos às condições espaciais. O software foi alimentado com os dados da configuração mecânica do satélite, das condições órbitais tais como, a atitude e a altitude do satélite além das cargas térmicas externas e internas a que o satélite estará sujeito. Após gerar tais entradas foi realizado a analíse dos dados de forma a concluir a viabilidade do projeto. O modelo numérico é composto por um sistema de equações obtidas da Lei de Conservação de Energia. Uma malha constituída por aproximadamente 1455 nós foi desenvolvida. A distribuição de temperatura prevista para cada situação crítica foi obtida pela solução deste sistema sobre a malha desenvolvida.

Esta tese apresenta o desenvolvimento de métodos numéricos diretos e indiretos para otimização de trajetórias e determinação de controle ótimo baseados na teoria da variação segunda. São desenvolvidos os métodos do gradiente combinado e da variação segunda, também conhecido como método dos extremais vizinhos. O primeiro é um método direto, resultante da utilização do método do gradiente - descida mais rápida - e do método do gradiente em segunda ordem. O segundo é um método indireto que resolve o problema de valor de contorno em dois pontos associado ao problema de controle ótimo. Visando mostrar a eficiência e aplicabilidade dos métodos, são resolvidos, primeiramente, problemas clássicos em teoria do controle ótimo como: problema de Zermelo e problema da brachistócrona. Em seguida, os métodos são aplicados a problemas de trajetórias espaciais envolvendo transferências entre órbitas circulares e de pequenas excentricidades. São analisadas diversas variações de raios e diferentes tempos finais. Os resultados também são comparados com os obtidos por uma teoria linear.

Neste trabalho é mostrado um quadro geral de possibilidades de movimento num plano representativo para o espaço de fase quadrimensional associado ao problema restrito de três corpos médio plano, na vizinhança da ressonância 3:1. Isto é obtido através de sucessivas intersecções de trajetórias com o referido plano sobre várias curvas de energia constante. As trajetórias não caóticas estão relacionadas a pontos que podem ser considerados fixos no plano representativo. A interpretação destes pontos é feita a partir de secções de Poincaré representadas em termos de excentricidade e longitude do perihélio, cujas trajetórias correspondem a libração internas ou externas e circulações com relação ao referido ângulo. A identificação de asteróides reais sobre o plano representativo é realizada e mostra que estes estão sempre localizados em regiões de curvas invariantes. Além disto, é apresentado um modelo qualitativo integrável usando parte do hamiltoniano mádio elíptico, que embora não seja suficiente para descrever a dinâmica da ressonânica 3:1, constitui uma generalização do modelo circular plano.

Escoamentos de alta velocidade, sejam eles pertencentes à classe supersônica ou hipersônica, são sistemas intrinsecamente ligados às tecnologias aplicáveis ao setor aeroespacial. A capacidade de se determinar a velocidade de um escoamento ganha particular importância se considerada sua aplicação como informação crítica na validação de códigos computacionais de dinâmica de fluidos. O objetivo do presente trabalho é a caracterização das velocidades de escoamentos produzidos por uma câmara de expansão. Para tanto, foram utilizadas três técnicas para medidas de velocidades supersônicas e subsônicas. Uma técnica intrusiva, que utiliza um Detector por Ionização Rápida, para caracterização de escoamentos supersônicos e duas técnicas ópticas, schlieren e um método modificado do schlieren que foi combinado com a absorção molecular do iodo. Com o uso do Detector por Ionização Rápida foi possível estudar escoamentos produzidos em uma pressão de 10-6 mbar e com velocidades que variaram de 21 até 726 ms-1. Usando o método das características para calcular a temperatura e o número de Mach, foi possível obter escoamentos com temperatura mínima de 29 K e com número de Mach máximo de 12. Com a velocimetria schlieren foi possível visualizar escoamentos sob um vácuo de até 200 mbar e com velocidades que variaram de 5,2 até 66,5 ms-1. A temperatura do escoamento variou de 300,0 a 297,6 K e o número de Mach máximo foi de 0,2. A partir da modificação do método schlieren, foi possível visualizar escoamentos em pressões de até 15 mbar, equivalente a uma ordem de grandeza inferior ao método schlieren convencional. Com o método foram medidas velocidades do escoamento que variaram de 92,0 a 190,0 ms-1. A temperatura variou de 295,3 a 280,1 K e o número de Mach máximo foi de 0,6.

O uso de sistemas de posicionamento por satélite vem se tornando uma necessidade mundial cada vez mais importante em termos comerciais e militares. O Plano Nacional de Defesa brasileiro, publicado em 2008 por meio de Decreto Presidencial, estabelece que o Ministério da Defesa e o Ministério da Ciência e Tecnologia promoverão medidas com vistas a garantir a autonomia de produção, lançamento, operação e reposição de sistemas espaciais, inclusive por meio de atividades de capacitação de pessoal nas áreas de concepção, projeto, desenvolvimento e operação de sistemas espaciais. O Decreto prevê o desenvolvimento de alternativas nacionais aos sistemas de localização e de posicionamento dos quais o Brasil depende, para fins de monitoramento e controle. Ainda, o desenvolvimento de tecnologia de determinação de coordenadas geográficas a partir de satélites é listado como prioridade para o setor aeroespacial do Brasil nesse Plano. Esta dissertação objetiva propor uma configuração de segmento espacial para um Sistema Brasileiro de Posicionamento por Satélites. Essa configuração representa um importante passo num projeto preliminar para o mesmo, devendo ser selecionadas as características de órbita para os satélites empregados no sistema. Utilizando cálculos baseados em Astrodinâmica e mediante restrições calculadas para a operação dos satélites, são apresentados dados para fundamentação da seleção e dimensionamento do segmento espacial do Sistema.

O propósito desta tese é estudar um método numérico indireto para a solução de problemas de otimização de trajetórias espaciais em campo gravitacional central Newtoniano. Neste método, a resolução do problema de valor de contorno em dois pontos é baseada no conceito de variação segunda, motivo pelo qual ele é denominado de método da variação segunda.Inicialmente, este trabalho apresenta alguns fundamentos e resultados matemáticos da Teoria de Controle Ótimo. Estes conceitos são então utilizados no desenvolvimento matemático e formulação do método da variação segunda, incluindo sua extensão para problemas com vínculos nas variáveis de controle e a descrição do algoritmo final. Este algoritmo é então aplicado a problemas de transferências espaciais ótimas entre órbitas circulares coplanares próximas, considerando dois modelos clássicos de sistemas propulsivos: sistemas a velocidade de ejeção constante (VEC) e empuxo limitado; e sistemas com velocidade de ejeção modulável e potência limitada (PL). De modo geral, os resultados obtidos para os problemas são muito bons. Para o sistema PL, há grande concordância deles com resultados analíticos, provenientes de uma teoria linear, e numéricos, obtidos através de outros métodos. Para o sistema VEC, os resultados estão em acordo com a teoria de transferências orbitais ótimas e verifica-se que as duas formulações utilizadas, linearizada e não-linearizada, fornecem resultados bastante próximos, para problemas de transferência entre órbitas próximas.