Resumen

La arquitectura de exploración lunar puede hacerse más flexible y fiable con el apoyo de una estación espacial de órbita baja (LEO). Por lo tanto, este estudio evaluó un esquema de optimización híbrido propuesto para diseñar la trayectoria completa de una nave espacial reutilizable que comienza con la inyección transterrestre (EI) en la periluna y termina en una estación espacial LEO. Como dicha trayectoria tiene múltiples restricciones y múltiples modelos dinámicos, se divide en la fase transterrestre, la fase de aerocaptura y la fase postatmosférica. El esquema de optimización se realiza en dos niveles: subnivel y nivel superior. En el subnivel, se proponen dos novedosas pseudoreglas para optimizar la trayectoria transterrestre de modo que satisfaga las restricciones coplanares de la estación espacial. A continuación, en la fase de aerocaptura, se optimiza el ángulo de inclinación para satisfacer las restricciones de la misión, y en la fase atmosférica, se realiza la maniobra de un impulso y se optimiza para insertar la nave en la órbita de la estación espacial objetivo. Las múltiples fases están conectadas entre sí por condiciones de contorno en las que el estado terminal de la fase anterior se transforma en el estado inicial de la fase siguiente. En el nivel superior, se selecciona la altura del perigeo en vacío como variable de diseño de la misión, basándose en el análisis de las características del problema, y se lleva a cabo un esquema de optimización híbrido para minimizar el incremento total de la velocidad. Los resultados de la simulación demuestran que el método de optimización híbrido propuesto es eficaz para el diseño de una trayectoria completa con un coste de velocidad aceptable que es menor que el del estudio anterior. También se satisfacen las restricciones coplanares de la estación espacial y otras restricciones de la misión en cada fase. Además, se demuestra que el método de diseño de trayectorias propuesto es aplicable a una nave espacial reutilizable que regresa a una estación espacial LEO estacionada en cualquier plano orbital arbitrario.

• Materias:Automatización Aerodinámica Motores (Mecánica) Cinemática Ingeniería Aeronáutica
• Subjects:Automation Aerodynamics Engines Kinematics Aeronautical Engineering
• Palabras claves:esquema de optimización híbrido, estación espacial leo, estación espacial, nivel superior, restricciones de la misión, trayectoria completa, nave espacial reutilizable, restricciones coplanares, fase de aerocaptura, métodos de optimización híbridos
• Keywords:hybrid optimization scheme, leo space station, space station, top level, mission constraints, entire trajectory, reusable spacecraft, coplanar constraints, aerocapture phase, hybrid optimization methods