Orientador: Rodolpho Vilhena de Moraes / Banca: Othon Cabo Winter / Banca: Claudia Celeste Celestino / Resumo: No presente trabalho é abordada a manobra orbital Terra-Lua - Terra com o objetivo de um menor consumo de combustível. Inicialmente o satélite executa uma órbita em torno da Terra. Em um certo instante um impulso é efetuado para efetuar uma manobra não con-focal em que o satélite é transferido para uma órbita de transferência geocêntrica até um ponto da esfera de influência da Lua. A partir deste ponto o satélite é transferido para uma órbita hiperbólica em torno da Lua, e, no perilúnio desta órbita um novo impulso é dado transferindo o satélite para uma órbita lunar. A seguir é efetuada a manobra de volta em que o satélite é transferido para a órbitra geocêntrica de transferência, e no pericentro desta o satélite é transferido para a sua órbita inicial em torno da Terra. O caso não coplanar e a influência das perturbações devidas ao achatamento da Terra e a atração gravitacional da Lua também são analisados. / Abstract: In the present work an Earth-Moon-Earth orbital maneuver is studied with the purpose of minimum fuel consumption. Initially it is considered an artificial satellite orbiting around the Earth. In a certain instant an impulse is effected to effect a not cofocal maneuver where the satellite is transferred to an orbit of geocentric transference until a point of the sphere of influence of the Moon. From this point the satellite is transferred to a hyperbolic orbit around the Moon, and, in the perilúnio of this orbit a new impulse is given transferring the satellite to a lunar orbit. To follow the maneuver is effected in return where the satellite is transferred to geocentric orbit of transference, and in pericentro of this the satellite is transferred to its initial orbit around the Earth. The non-coplanar case and the influence of the disturbances due to the flattening of the Earth and the gravitational attraction of the Moon also are analyzed. / Mestre

Resumo: Neste trabalho, apresentamos uma teoria analítica com simulações numéricas para estudar o movimento orbital de satélites artificiais em torno de satélites planetários. Consideramos o problema de um satélite artificial perturbado pela distribuição não uniforme de massa do corpo principal e por um terceiro corpo (assume-se em uma órbita circular ou elíptica). Polinômios de Legendre são expandidos em potências da excentricidade até o quarto grau e são usados para o potencial perturbador devido ao terceiro corpo. As condições para obter órbitas congeladas são apresentadas. O modelo analítico de média, simples e dupla, é considerado para analisar o movimento orbital dos satélites artificiais. Uma comparação entre os modelos de média, simples e dupla, é apresentada. O método de perturbação de Lie-Hori, até a segunda ordem, é aplicado para eliminar os termos de curto período do potencial perturbador. Termos de acoplamento são analisados. É dada ênfase para o caso de órbitas congeladas, inclinação crítica e ressonâncias. Mostramos uma nova equação aproximada para calcular o semi-eixo maior crítico para a órbita do satélite. Uma abordagem para estudar o comportamento da longitude do nodo ascendente de uma órbita lunar quase polar, hélio-síncrona é apresentada. As simulações numéricas para satélites artificiais hipotéticos são feitas considerando as perturbações acopladas ou isoladas. / Abstract: In this work, we present an analytical theory with numerical simulations to study the orbital motion of artificial satellites around planetary satellites. We consider the problem of an artificial satellite perturbed by the non-uniform distribution of mass of the main body and by a third-body (assumed to be in a circular or elliptical orbit). Legendre polynomials are expanded in powers of the eccentricity up to the degree four and are used for the disturbing potential due to the third-body. The conditions to get frozen orbits are presented. The average analytical model, simple and double, is considered to perform an analysis of the orbital motion of the artificial satellites. A comparison between the averaged models, simple and double, is presented. Lie- Hori perturbation method up to the second-order is applied to eliminate the terms of shortperiod of the disturbing potential. Coupling terms are analyzed. Emphasis is given to the case of frozen orbits, critical inclination and resonances. We show a new approximated equation to compute the critical semi-major axis for the orbit of the satellite. An approach to studying the behavior of the longitude of the ascending node for a near Sun-synchronous polar lunar orbit is presented. Numerical simulations for hypothetical artificial satellites are performed considering the perturbations combined or isolated. / Orientador: Rodolpho Vilhena de Moraes / Coorientador: Antonio Fernando Bertachini de Almeida Prado / Banca: Othon Cabo Winter / Banca: Decio Cardozo Mourão / Banca: Sandro da Silva Fernandes / Banca: Elbert Einstein Nehrer Macau / Doutor

Orientador: Rodolpho Vilhena de Moraes / Banca: Maria Cecília França de Paula Santos Zanardi / Banca: Hélio Koiti Kuga / Resumo: Aplicações recentes de satélites artificiais da Terra com finalidades geodinâmicas requerem órbitas determinadas com bastante precisão. Em particular, marés terrestres influenciam o potencial terrestre causando perturbações adicionais no movimento de satélites artificiais, as quais têm sido medidas por diversos processos. A atração exercida pela Lua e pelo Sol sobre a Terra produz deslocamentos elásticos em seu interior e uma protuberância em sua superfície. O resultado é uma pequena variação na distribuição da massa na Terra, conseqüentemente alterando o geopotencial. As perturbações nos elementos orbitais de satélites artificiais terrestres devidas à maré terrestre podem ser estudadas a partir das equações planetárias de Lagrange, considerando-se um potencial conveniente. Alguns modelos têm sido propostos para o cálculo de perturbações orbitais devidas à maré, tais como os modelos de Kaula, de Kozai, de Balmino e o utilizado pelo IERS. Os resultados encontrados na literatura são, em geral difíceis de serem comparados, pois os cálculos são feitos com diferentes modelos. Neste trabalho são apresentadas, para os potenciais mencionados, as expressões analíticas em forma expandida. Alguns cenários são propostos mostrando, para tais modelos, as diferenças nas perturbações de longo período e seculares, nos elementos orbitais de satélites artificiais, devidas á maré terrestre. / Abstract: Recent applications of artificial Earth's satellites, as for instance with geodynamics purposes, require very high precision orbit determination. In particular, terrestrial tides affects the geopotential causing additional orbital perturbations that can be measured by several methods. The Sun and Moon attraction on the Earth produces both an elastics displacements in the Earth's interior and a bulge in its surface. The resulting effect is a small variation in the Earth's mass distribution. The perturbations in the orbital elements due to the terrestrial tides can be analysed using the Lagrange planetary equations considering a convenient potential. Some models have been proposed to compute orbital perturbations due to the terrestrial tides, such as the models proposed by Kozai, Kaula, Balmino and the model used by the IERS. The results found in the literature about orbit perturbations due to terrestrial tides were obtained using different models being difficult to be compared. In this work the above-referred models are presented. Expanded analytical expressions are presented. Some scenarios are proposed showing, for such models, the differences in the secular and long period perturbations of the orbital elements, due to the terrestrial tides. / Mestre