Spacecraft Orbit-Attitude Coupled Dynamics in Close Proximity to Small-Bodies
Notice bibliographique
Résumé
This dissertation presents the development of high definition models and techniques that advance the analysis and control of spacecraft dynamics in close proximity to the surface of small-bodies. First, a high definition gravitational field model for asteroids is proposed, that considers the highly irregular shape of the asteroid, while also including a perturbing effect known as gravitational orbit-attitude coupling. This model uses two existing gravitational representations: the polyhedron model to capture the main gravitational terms with high resolution, and a pointmass model that captures the coupling phenomena. The attitude impact on the translational dynamics is then studied under this model, and the possibility of stabilizing the spacecraft about equilibria via the coupling effect is studied. This approach to control is beneficial for reducing propellant consumption during close proximity operations. Next, due to the low magnitude of the orbit-attitude coupling phenomena, an improved method for accurate numerical integration in astrodynamics applications is presented. Since the spacecraft attitude impacts the trajectory, and vice-versa, any change on one aspect of the dynamics during numerical integration will affect the other. Therefore, having an accurate and computationally fast method is paramount to understand long term dynamical behaviour close to asteroids. The proposed methods are based on geometric mechanics principles, are very fast for long term propagations, and allow integration of spacecraft dynamics with high accuracy in highly perturbed gravitational environments. Finally, the inverse problem is studied. This is, knowing the evolution of the spacecraft state vector in time, how can the gravitational field model parameters be obtained. Here, an estimation technique that considers non-homogeneous mass distribution is developed, exploiting the orbit-attitude coupling phenomena. By using the coupling effect as a complement to traditional estimation methods, additional information to estimate density distributions inside the asteroid can be obtained, and an accurate model of the asteroid can be then be constructed. The implications of the results obtained will allow the design of more accurate control laws, and maneuvers required for landing or hovering above the surface can be planned more efficiently, augmenting the capability of future missions to these small-bodies.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».