Geometric mechanics framework for tethered de-spinning of massive asteroids by small tug using passivity-based control
Notice bibliographique
Résumé
This paper develops a geometric mechanics framework for de-spinning massive asteroids using miniature tethered tugs during the post-capture phase of asteroid redirection missions. The excessive mass disparity between the asteroids and the tug, combined with weak solar gravity in heliocentric orbits at several astronomical units from the Sun, renders the tug-asteroid system severely ill-conditioned. This condition poses challenges for accurately integrating the de-spinning dynamics numerically over extreme long durations. To address these issues, this paper derives the relative equations of motion of the tug-asteroid system via Hamilton’s principle and Lie group theory within a structure-preserving methodology that incorporates tether libration and asteroid attitude dynamics. The asteroid de-spinning control scheme is synthesized through energy shaping to establish system passivity via tether tension control to ensure bounded stability. A discrete-time Lie group Hamiltonian variational integrator is derived based on the Symplectic Partitioned Runge-Kutta method for high accuracy. The strict asymptotic stability of the proposed passivity-based control is proved theoretically. The framework is applied to de-spin asteroids at 1 and 3 astronomical units from the Sun. Numerical results demonstrate enhanced stability over extremely long time integration, which is critical for such missions. Finally, the impact of variations in asteroid’s moment of inertia and initial conditions is analyzed parametrically, revealing that small changes can significantly affect mission duration and the required tether length.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 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 tête enseignante, 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 ».