Ação de forças gravitacionais e não gravitacionais sobre o movimento orbital de satélites artificiais

Abstract

Uma teoria para estudar o movimento orbital de satélites artificiais sobre efeitos do arrasto atmosférico e da pressão de radiação solar direta - considerando a sombra da Terrae alguns termos do geopotencial - é desenvolvida analiticamente. A sombra daTerra é modelada utilizando a função sombra, como introduzida por ferraz Mello: igual zero quando o satélite está na região de sombra e igual um quando é iluminado pelo sol. As componentes do arrasto são dadas por Vilhena de Moraes baseado no modelo atmosférico TD-88. O método de Hori para sistemas não canônicos é aplicado para resolver as equações de movimento. Um software para manipulação algébrica é fundamental apra fazer os cálculos necessários. Efeitos seculares e periódicos que influenciam no movimento orbital dos satélites artificiais são analisados. Expressões analíticas são apresentada explicitamente para os principais termos seculares nas variações dos elementos orbitais. É dada ênfase aos termos de acoplamento que surgem na solução do sistema de equações diferenciais. Utilizando dados orbitais do satélite CBERS-1 um estudo é feito para analisar ordens da variação do semi-eixo maior devidas as pertubações consideradas.

A theory to study the orbital motion of artificial satellites under the effects of the atmospheric drag and of the direct solar radiatin pressure - considering the Earh's shadow and some terms of the geopotential - is developed analytically. The Earth shadow is modeled using the shadow function introduced by Ferrz Mello: equal zero when the satellite is in the shadow region and equal one when it is illuminated by the Sun. The drag components are given by Vilhena of Moraes based in the TD-88 temospheric model. The Hori's method for non-canonical systems is applied to solve the motion equation. A algebric manipulator software is fundamental to do the necessary calculations. Secular and periodic effects on the orbital motion of artificial satellites are analyzed. Analytic expressions are presented explicity for the main secular terms of the variations of the orbital elements. Emphasis is given to the coupling terms that appear in the solution of the differential euqatin systems. Using orbital data of the satellite CBERS-1 a study is done to analyze the order of magnitude of the variation of the semi-major axis due to the considered pertubation.