Made available in DSpace on 2014-06-11T19:25:29Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-02-19Bitstream added on 2014-06-13T20:53:26Z : No. of bitstreams: 1 sampaio_jc_me_guara.pdf: 2009507 bytes, checksum: b45d477c1e3a6ce711aaa50ed32c42e1 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Os satélites artificiais são utilizados em várias atividades científicas como em geodinâmica, telecomunicações, estudo do clima, experiências com microgravidade, dentre outras. Para alcançar a precisão necessária para certas missões, as órbitas devem ser determinadas com bastante precisão levando em consideração várias forças que atuam nos satélites. O efeito de maré é uma das perturbações que afetam a órbita de um satélite artificial, pois tanto o Sol como a Lua deformam o planeta, alterando assim a distribuição de massa e o potencial utilizado para estudar a variação nos elementos orbitais do satélite. Neste trabalho estuda-se a influência da maré terrestre e oceânica da Terra sobre satélites artificiais que a orbitam. Foi desenvolvida a função perturbadora para a maré terrestre, com base tanto no modelo de Kozai como no de Kaula e para a maré oceânica é adotado o modelo de Harwood e Swinerd. Os desenvolvimentos das funções perturbadoras são feitos em termos do polinômio de Legendre, aproveitando a parte secular e de longo período para estudar a variação dos elementos orbitais do satélite. Resultados das soluções seculares indicam a maior contribuição da Lua, em comparação à contribuição do Sol. Também, as perturbações devido a maré terrestre são mais proeminentes do que a maré oceânica para ambos os satélites de baixa e de alta altitude. Considerando as soluções de longo período para o satélite de baixa altitude, os resultados mostram que, para o argumento do perigeu e para a excentricidade , o período de oscilação é maior para a maré oceânica comparado a maré terrestre. Considerando os diferentes modelos para as marés, também para o satélite de baixa altitude, é mostrado que a maior variação de amplitude é para o argumento do perigeu. Perturbações devido a ressonâncias são também analisadas para os elementos orbitais métricos. / Artificial Earth’s satellites are used in several scientific activities such as geodynamics, telecommunications, climate forecast, microgravity experiments, among others. In order to attain the precision needed for some missions the orbits must be determined with high accuracy taking into account several forces acting on the satellites. The tide effect is one of the disturbances that affect the orbit of an artificial satellite. In fact, both the Sun and the Moon deforms the planet and thus modifies its mass distribution and the used potential to study the variation in the orbital elements of the satellite. In this work it is studied the influence of the terrestrial and oceanic tides on artificial Earth’s satellites orbits. The disturbing functions for the terrestrial tide was developed based on the Kozai and Kaula models and for the oceanic tide was used Harwood and Swinerd model. The developments of the disturbing functions are performed in terms of the Legendre polynomials, using the secular and long period terms to study the variation of the orbital elements of the satellite. Results for the secular solution show the bigger contribution of the Moon, compared to the contribution of the Sun. Also, the perturbations due to the terrestrial tide are more noticeable than of the oceanic tide for both low and higher altitude satellites. Considering the long period solution for low altitude satellite, the results show that, for the argument of perigee and the eccentricity, the period of oscillation is bigger for the oceanic tide compared to the terrestrial tide. Considering different models for the tides, also for low altitude satellite, it is shown that the greatest amplitude’s variation is for argument of perigee. Perturbations due to resonance are also analyzed for the metric orbital elements.

Orientador: Rodolpho Vilhena de Moraes / Banca: Maria Cecília França de Paula Zanardi / Banca: Helio Koiti Kuga / Resumo: Os satélites artificiais são utilizados em várias atividades científicas como em geodinâmica, telecomunicações, estudo do clima, experiências com microgravidade, dentre outras. Para alcançar a precisão necessária para certas missões, as órbitas devem ser determinadas com bastante precisão levando em consideração várias forças que atuam nos satélites. O efeito de maré é uma das perturbações que afetam a órbita de um satélite artificial, pois tanto o Sol como a Lua deformam o planeta, alterando assim a distribuição de massa e o potencial utilizado para estudar a variação nos elementos orbitais do satélite. Neste trabalho estuda-se a influência da maré terrestre e oceânica da Terra sobre satélites artificiais que a orbitam. Foi desenvolvida a função perturbadora para a maré terrestre, com base tanto no modelo de Kozai como no de Kaula e para a maré oceânica é adotado o modelo de Harwood e Swinerd. Os desenvolvimentos das funções perturbadoras são feitos em termos do polinômio de Legendre, aproveitando a parte secular e de longo período para estudar a variação dos elementos orbitais do satélite. Resultados das soluções seculares indicam a maior contribuição da Lua, em comparação à contribuição do Sol. Também, as perturbações devido a maré terrestre são mais proeminentes do que a maré oceânica para ambos os satélites de baixa e de alta altitude. Considerando as soluções de longo período para o satélite de baixa altitude, os resultados mostram que, para o argumento do perigeu e para a excentricidade , o período de oscilação é maior para a maré oceânica comparado a maré terrestre. Considerando os diferentes modelos para as marés, também para o satélite de baixa altitude, é mostrado que a maior variação de amplitude é para o argumento do perigeu. Perturbações devido a ressonâncias são também analisadas para os elementos orbitais métricos. / Abstract: Artificial Earth's satellites are used in several scientific activities such as geodynamics, telecommunications, climate forecast, microgravity experiments, among others. In order to attain the precision needed for some missions the orbits must be determined with high accuracy taking into account several forces acting on the satellites. The tide effect is one of the disturbances that affect the orbit of an artificial satellite. In fact, both the Sun and the Moon deforms the planet and thus modifies its mass distribution and the used potential to study the variation in the orbital elements of the satellite. In this work it is studied the influence of the terrestrial and oceanic tides on artificial Earth's satellites orbits. The disturbing functions for the terrestrial tide was developed based on the Kozai and Kaula models and for the oceanic tide was used Harwood and Swinerd model. The developments of the disturbing functions are performed in terms of the Legendre polynomials, using the secular and long period terms to study the variation of the orbital elements of the satellite. Results for the secular solution show the bigger contribution of the Moon, compared to the contribution of the Sun. Also, the perturbations due to the terrestrial tide are more noticeable than of the oceanic tide for both low and higher altitude satellites. Considering the long period solution for low altitude satellite, the results show that, for the argument of perigee and the eccentricity, the period of oscillation is bigger for the oceanic tide compared to the terrestrial tide. Considering different models for the tides, also for low altitude satellite, it is shown that the greatest amplitude's variation is for argument of perigee. Perturbations due to resonance are also analyzed for the metric orbital elements. / Mestre

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:25:30Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2006-06Bitstream added on 2014-06-13T20:27:37Z : No. of bitstreams: 1 simalmoreira_l_me_guara.pdf: 2039741 bytes, checksum: 40e1e56a7f2c21c69823f17d854f8994 (MD5) / Universidade Estadual Paulista (UNESP) / A atitude de um satélite artificial representa sua orientação no espaço, de modo que através da atitude pode-se conhecer a orientação espacial do satélite pela relação entre dois sistemas de coordenadas, um dels fixo no corpo do setélite e o outro associado com umsistema de referência inercial. Apesar da atitude ser bem representada por vários conjuntos de variáveis, todos estes apresentam limitações em sua utilização. Focaliza-se neste trabalho um conjunto de variáveis canônicas não singulares, aplicáveis ao movimento racional de satélites artificiais. Estas variáveis são úteis para o caso em que o vetor momento angular de rotação coincide com o maior momento principal de inércia do satélite. As equações dinâmicas do movimento rotacional são deduzidas pelo formalismo hamiltoniano e então integradas para análise do movimento rotacional livre de torques externos. Soluções analíticas aproximadas são obtidas e comparadas com as soluções gerais, representadas em funções elípticas, e com soluções numéricas. A Hamiltoniana média associada ao Torque de Gradiente de Gravidade é também incluida e as equações diferenciais do movimento pertubado são deduzidas em termos das variáveis não singulares. A integração analítica e numérica destas equações permite uma análise qualitativa e quantitativa das variáveis não singulares utilizadas para o movimento rotacional, quando se considera a pertubação provocada pelo Torque da Gradiente de Gravidade. Ao mesmo tempo esta análise aponta para limitações de intervalos de tempo em que algumas soluções devem ser utilizadas. Aplicações são realizadas para satélites com características similares as dos Satélites Brasileirs de Coleta de Dados (SCD1 e SCD2). / The attitude of an artificial satellite represents its orientation in the space, in way that through the attitude can be known the spatial orientation of the satellite for the relation between two systems of coordinates, one of them fixed in the satellite and other associate with an Inertial Referencce System. Many sets of variables are used to represent the satellite attitude, but some of them present limitations in its use. A set of non-singular canonical variables, applicable to the rotational motion of artificial satellites, is focused in this work. Thse variables are useful for the case where the rotational angular momentum vector coincides with the biggest principal moment of inertia of the satellite. The dynamic equations of the rotational motion are deduced by the Hamiltonian formalism and then they are integrated for the analysis of the torque-free rotational motion. Approximated analytical solutions are gotten and compared with the general solutions and numerical solutions. The associated mean Hamiltonian to the Gravity Gradient Torque also enclosed and the differential equations of the motion are deduced for the non-singular variables. The analytical and numeical integration of these equations allow a qualitative and quantitative analysis of these non-singular variables, when the disturbance of the Gravity Gradiente Torque is considered. At the same time this analysis point to limitations of time intervals where some solutions must be used. Applications are done for the satellite with similar characteristics of the Brzilian Satellites of Collection of Data (SCD1 and SCD2).

Orientador: Maria Cecília F. P. S. Zanardi / Banca: Rodolpho Vilhena de Moraes / Banca: Sandro da Silva Fernandes / Resumo: A atitude de um satélite artificial representa sua orientação no espaço, de modo que através da atitude pode-se conhecer a orientação espacial do satélite pela relação entre dois sistemas de coordenadas, um dels fixo no corpo do setélite e o outro associado com umsistema de referência inercial. Apesar da atitude ser bem representada por vários conjuntos de variáveis, todos estes apresentam limitações em sua utilização. Focaliza-se neste trabalho um conjunto de variáveis canônicas não singulares, aplicáveis ao movimento racional de satélites artificiais. Estas variáveis são úteis para o caso em que o vetor momento angular de rotação coincide com o maior momento principal de inércia do satélite. As equações dinâmicas do movimento rotacional são deduzidas pelo formalismo hamiltoniano e então integradas para análise do movimento rotacional livre de torques externos. Soluções analíticas aproximadas são obtidas e comparadas com as soluções gerais, representadas em funções elípticas, e com soluções numéricas. A Hamiltoniana média associada ao Torque de Gradiente de Gravidade é também incluida e as equações diferenciais do movimento pertubado são deduzidas em termos das variáveis não singulares. A integração analítica e numérica destas equações permite uma análise qualitativa e quantitativa das variáveis não singulares utilizadas para o movimento rotacional, quando se considera a pertubação provocada pelo Torque da Gradiente de Gravidade. Ao mesmo tempo esta análise aponta para limitações de intervalos de tempo em que algumas soluções devem ser utilizadas. Aplicações são realizadas para satélites com características similares as dos Satélites Brasileirs de Coleta de Dados (SCD1 e SCD2). / Abstract: The attitude of an artificial satellite represents its orientation in the space, in way that through the attitude can be known the spatial orientation of the satellite for the relation between two systems of coordinates, one of them fixed in the satellite and other associate with an Inertial Referencce System. Many sets of variables are used to represent the satellite attitude, but some of them present limitations in its use. A set of non-singular canonical variables, applicable to the rotational motion of artificial satellites, is focused in this work. Thse variables are useful for the case where the rotational angular momentum vector coincides with the biggest principal moment of inertia of the satellite. The dynamic equations of the rotational motion are deduced by the Hamiltonian formalism and then they are integrated for the analysis of the torque-free rotational motion. Approximated analytical solutions are gotten and compared with the general solutions and numerical solutions. The associated mean Hamiltonian to the Gravity Gradient Torque also enclosed and the differential equations of the motion are deduced for the non-singular variables. The analytical and numeical integration of these equations allow a qualitative and quantitative analysis of these non-singular variables, when the disturbance of the Gravity Gradiente Torque is considered. At the same time this analysis point to limitations of time intervals where some solutions must be used. Applications are done for the satellite with similar characteristics of the Brzilian Satellites of Collection of Data (SCD1 and SCD2). / Mestre