¿Cuánto tiempo se necesita para el diseño de la trayectoria interplanetaria?

La gran pregunta es, ¿cuándo empiezas a cronometrarlo y cuándo te detienes? Para MESSENGER (usted menciona que está más interesado en el trabajo de James V. McAdams sobre su análisis de trayectoria, por el cual fue nombrado Ingeniero del Año 2008 por la Sección AIAA de Baltimore), el propio McAdams inicia una de las publicaciones relacionadas ( MESSENGER DISEÑO DE TRAYECTORIA DE LA ÓRBITA DE MERCURIO , AAS 03-209, PDF) como:

Después de casi tres décadas de estudios de misiones de naves espaciales orbitadoras de Mercurio, las mejoras recientes en el diseño de trayectorias balísticas y la tecnología de naves espaciales abrieron la puerta a opciones de misión de bajo costo.

Y más adelante en el mismo documento:

Durante los últimos 15 años, las agencias espaciales de todo el mundo han invertido mucho en estudios de misiones orbitales "integrales" de Mercurio que a menudo requieren propulsión avanzada, dos naves espaciales en órbita y, a veces, un módulo de aterrizaje o un penetrador de superficie.

Como puede ver, es difícil determinar con precisión cuándo comenzó el análisis de trayectoria de MESSENGER. Por lo tanto, sugeriría buscar cuándo estuvo disponible la información específica de la misión, para permitir un mayor refinamiento de su trayectoria final. Sugeriría la fecha de publicación del Anuncio de Oportunidad (AO) del Programa Discovery de 1998, que (citando MEJORAS EN LA OPTIMIZACIÓN DE LA TRAYECTORIA PARA MESSENGER: LA PRIMERA MISIÓN DEL ORBITOR DE MERCURY , AAS 01-458, PDF):

... impuso restricciones en las fechas de lanzamiento, los vehículos de lanzamiento disponibles y el costo total de la misión. La protección térmica, la fracción de masa del propulsor y una carga útil científica integral dejaron una opción: el Delta 2925H-9.5 (anteriormente 7925H-9.5), que es el vehículo de lanzamiento desechable de mayor rendimiento permitido en el Discovery. El Delta 2925H-9.5 se lanza desde la Estación de la Fuerza Aérea de Cabo Cañaveral, lo que limita la declinación de la asíntota de lanzamiento (DLA) a ± 28,5˚ sin degradación del rendimiento. La directriz de AO de que “un lanzamiento de misión cada 12 a 24 meses”, el requisito de AO de “que el lanzamiento pueda tener lugar antes del 30 de septiembre de 2004” y el lanzamiento de una misión Discovery (CONTOUR) fijado para el 1 de julio de 2002, restringen cualquier MESSENGER oportunidades de lanzamiento de referencia y de respaldo para comenzar y finalizar entre el 1 de julio de 2003 y el 30 de septiembre de 2004.

Anuncio de Oportunidad: Programa Discovery, NASA AO 98-OSS-04, fue publicado el 31 de marzo de 1998.

Así que ahora todo lo que tiene que hacer es decidir cuándo dejar de considerar cualquier trabajo realizado en el análisis de trayectoria inicial de MESSENGER. ¿Quizás su fecha de lanzamiento el 3 de agosto de 2004? ¿O tal vez su primer sobrevuelo de Mercurio en enero de 2008? Depende de cuánto de su trayectoria le gustaría incluir en este momento suyo, pero MESSENGER todavía se encuentra en su misión extendida desde el 17 de marzo de 2012. Y su trayectoria aún se está diseñando y corrigiendo periódicamente. Tu llamada.

Para una lectura bastante interesante, aquí está la tesis de Takuto Ishimatsu para la Maestría en Ciencias en Aeronáutica y Astronáutica en el Instituto Tecnológico de Massachusetts: Análisis de la trayectoria interplanetaria para las misiones a Marte 2020-2040, incluidas las oportunidades de sobrevuelo de Venus (35.61 Mb PDF). Y si está interesado en trayectorias más complicadas , le sugiero que mire el trabajo en el ICE/ISEE-3 . Es simplemente fantástico, pero todavía se está trabajando en él también, 36 años después de su lanzamiento. Actualmente no tengo un buen enlace disponible para su diseño de trayectoria, pero no debería ser demasiado difícil de encontrar con una búsqueda en la web, ha estado en todas las noticias recientemente.

Así que ha hecho todo el trabajo para elegir un tipo de trayectoria, eligió el punto óptimo para alcanzar la llegada, decidió una ventana de lanzamiento de 60 días,... pero aún tiene que decirle a su vehículo de lanzamiento o etapa superior dónde prefieren ser entregados en cualquier momento de todo ese período. ¡Se necesitan más soluciones! Hace casi 30 años, el proceso para ese paso para usar con la etapa superior inercial (IUS) para las misiones Magellan, Galileo y Ulysses involucró al JPL creando docenas de conjuntos superpuestos de energía deseada y especificaciones de asíntota salientes en forma polinómica que se cargaron como datos. en el sistema de guía IUS como objetivos. En este punto todavía no puedes irte de vacaciones. JPL también construyó matrices de figura de mérito que fueron útiles para estimar el costo para la nave espacial de los errores de inyección (básicamente estimando el delta-V de una maniobra 10 días después del lanzamiento). Estos se utilizaron para tomar decisiones en tiempo real durante la misión de la etapa superior. Probablemente les tomó un par de meses solo hacer todo este diseño de misión. (En realidad, supongo que lo hicieron dos veces. Una vez para uso de desarrollo y otra lo más cerca posible del lanzamiento... terminando en algo así como L-6 meses).