Tierra->Marte: Porkchop, quemado de salida e inclinación de la órbita

Mi objetivo es obtener un gráfico "latitud del puerto espacial" <> "delta-v para llegar a Marte".

Usando la "Herramienta de optimización de trayectoria" (Matlab one), he generado con éxito un gráfico de chuleta de cerdo para la transferencia Tierra-> Marte. No tiene en cuenta los parámetros orbitales alrededor de la Tierra, es decir, es la trayectoria que vamos a utilizar independientemente de la ubicación del puerto espacial. ¿Es correcto suponer que la latitud del puerto espacial no afectaría la trayectoria óptima Tierra -> Marte?

Para llegar a esta trayectoria específica, realizo el cálculo de quemado de salida en la misma herramienta para un LEO circular inicial de 200 km con diferentes inclinaciones de la órbita.

Descubrí que se necesita el delta-v más bajo para partir de la inclinación de la órbita de 21 °, aunque supongo que lograr esta órbita requerirá más energía que 0 ° desde el ecuador.

Mi pensamiento adicional es que necesito registrar los requisitos delta-v para todas las inclinaciones orbitales, calcular todos los delta-v posibles para todas las latitudes del puerto espacial para alcanzar la órbita inicial con todas las inclinaciones, probar todos los cambios de plano orbital en LEO y combinando todo esto (es decir encontrar combinaciones óptimas de inclinación inicial y cambio de plano para cada ubicación de puerto espacial) con delta-v obtuve para la partida quemar a Marte para todas las inclinaciones, podría obtener el gráfico que quiero.

¿Hay una forma más sencilla de hacerlo? ¿Quizás ya se realizó alguna investigación sobre este tema que estoy pasando por alto?

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¡Guau! ¿La optimización incluye transferencias de baja energía y captura balística?
@uhoh Por lo que tengo entendido, calcula solo para 1 salida de quema. Con respecto a delta-v/C3 1, la combustión es más eficiente que la transferencia de baja energía. Entonces, se necesitaría un programa diferente para eso. Con respecto a la captura, el programa le permite establecer una velocidad máxima específica a la llegada.
Parece la oportunidad de 2018.
@uhoh Si esta es la misma herramienta, entonces es solo un solucionador de Lambert que usa cónicas parcheadas.
@fibonatic Sí, este es el indicado.

Respuestas (2)

Además del C 3 para cualquier par dado de fechas de salida y llegada, también necesitará saber la declinación de salida para ese par. (El solucionador de Lambert que está utilizando también debe generar eso).

Entonces desea optimizar la masa entregada a la trayectoria interplanetaria. Si la declinación de salida es menor que la latitud del sitio, entonces la inclinación de la órbita de estacionamiento es la latitud del sitio. No hay penalización por la declinación, por lo que puede elegir el C 3 mínimo . Si la declinación de salida es mayor que la latitud, entonces hay una penalización de masa ya que ahora tiene que ir a una inclinación de órbita igual a la declinación de salida. Necesitará alguna forma de estimar la penalización de masa en el vehículo de lanzamiento. Dado eso, puede optimizar para la masa. Puede encontrar que un C 3 más alto con una declinación más baja entrega más masa a la trayectoria interplanetaria.

Para las condiciones de salida seleccionadas, la velocidad y el radio de la órbita de estacionamiento se pueden usar para calcular fácilmente la Δ V desde esa órbita hasta la salida C 3 .

Este manual proporciona más información sobre la geometría de salida.

No sé cómo funciona esa herramienta Matlab, pero si requiere que comiences desde alguna órbita específica sobre la Tierra, lo está haciendo mal. Está abordando la primera fase de la planificación de la trayectoria. Lo mejor que se puede hacer en esta fase es ignorar que la nave espacial parte de alguna órbita LEO. Eso es un detalle, algo que debe ignorarse en la planificación inicial. Si el plan detallado posterior implica lanzarse a LEO y de allí a Marte, el plan de trayectoria óptimo debería informarle sobre la inclinación de la órbita LEO óptima.

Es exactamente como dices: "chuleta de cerdo" no está relacionado con la órbita en absoluto. Se utiliza para encontrar 1 trayectoria de transferencia óptima desde la Tierra. La parte interesante comienza cuando trato de averiguar cómo llegar a esa trayectoria desde la Tierra desde diferentes latitudes/diferentes inclinaciones LEO.
Tierra->Marte: Porkchop, quemado de salida e inclinación de la órbita
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