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HONOR LEALTAD CUMPLIMIENTO DEL DEBER EXCELENCIA EN EL SERVICIO

MES DE LA AERONÁUTICA Y DEL ESPACIO “GESTION AEROESPACIAL NACIONAL”

«Fundamentos Básicos de Mecánica Orbital

Para la Gestión del Riesgo de Colisión Espacial»

Expositor:

CDE (I) DANIEL MORAGA GONZÁLEZ Comandante Escuadrilla de Operaciones

Grupo de Operaciones Espaciales [email protected]

Santiago, 28 de agosto de 2019

COLEGIO DE INGENIEROS DE CHILE A.G.


Probabilidad de colisión

Agenda

Mensajes de conjunción

Parámetros orbitales


Parámetros Orbitales

El estado cinemático de un satélite, en un instante o epoca determinada “t”, está

definido por 6 parametros:

Parámetros Clásicos ( Keplerianos) Parámetros Cartesianos

Semi eje Mayor: a x

Excentricidad: e y

Inclinación: i z

Longitud del nodo Ascendente: 𝑥

Argumento del Perigeo: 𝑦

Anomalía Verdadera: 𝑧



Satélite


Parámetros Orbitales FASat- Charlie, 2019/08/27 15:26:01.999 UTC

Parámetros Clásicos ( Keplerianos) Parámetros Cartesianos

Semi eje Mayor: 7001 km x: -3826,48 km

Excentricidad: 0,00106 Y: 4387,89 km

Inclinación: 97,8° z: -3900,6 km

Longitud del nodo Ascendente: 316.41° 𝑥 : 3,65 𝑘𝑚/𝑠

Argumento del Perigeo: 68° 𝑦 : −2,29 𝑘𝑚/𝑠

Anomalía Verdadera: 145° 𝑧 : −6,17 𝑘𝑚/𝑠

, , , , ,

, , , , ,

a e i

x y z x y z



Para Compartir Parámetros Orbitales, para un determinado

instante “t”, se utiliza un formato llamado TLE, (TWO LINE

ELEMENTS) .


Efemérides Orbitales

Para compartir Parámetros Orbitales, correspondientes a un

periodo de tiempo, con un determinado intervalo de muestreo, se

utilizan las Efemérides Orbitales.



AGENDA




El primer gran problema…

Cosmos 2251 Lanzado en 1993

Iridium 33 Lanzado en 1997

10 de febrero del año 2009

Chart showing number of objects >10 cm in LEO. Credit: NASA ODPO

China Test Anti-Satellite

Colisión Iridium-Cosmos


Una alternativa de solución…

Compartir información mediante Mensajes de Conjunción (CDM) y Efemérides Orbitales

18th SPCS (GOE)

Administra el catálogo de objetos en órbita y realiza proyecciones de encuentros entre dos o mas objetos

Emite un CDM (alerta) cuando un objeto pasará a una distancia menor a 1 km.

Determina probabilidad de Colisión y decide necesidad de Maniobra ( Margen 5 ∙ 10−4)

Emite Efemérides Orbitales para recalcular la conjunción.


Mensajes de Conjunción (CDM)


Mensajes de Conjunción (CDM)

Object 1

Object 2

Radial

Cross-track

In-track

Cross-track miss distance

In-track miss distance

Radial miss distance

Overall miss distance

Errors

Errors

El error en la estimación de la posición es tambien entregado en el CDM, mediante una matriz de Covarianza



Agenda




Una primera aproximación…

In-track

Object 1

Object 2

Object 1 radius

Object 2 radius

Radial miss

distance

Radial

Radial Error obj 1

Radial Error obj 2

|Radial miss distance| > 3*radial_error_obj1 + 3*radial_error_obj2 + obj1_radius + obj2_radius


Probabilidad de Colisión

La determinación de la probabilidad de colisión es muy “sensible y dependiente ” de la Matriz de Covarianza.

La Matriz de Covarianza no representa perfectamente la realidad.

La Incertidumbre en la Matriz de Covarianza Puede ser muy pesimista o muy optimista.


Kepler vs la Realidad


Geometría de la Tierra

Achatamiento de los Polos (J2)

Asimetría Meridional(J3)


Variación de la Actividad Solar


El Regalo de Navidad… • El 19 de diciembre 2018 recibimos un CDM que nos alertó de una conjunción para el día 25

de Diciembre.

• El primer Análisis demostró una elevada probabilidad de colisión. (Se considera elevada si

es mayor a 5*10^-4)

• Recalculamos nuestro vector de orbita (parámetros orbitales) con la información GPS mas

actual disponible.

• Actualizamos nuestros parámetros de actividad solar con la proyección mas actualizada a la

fecha.

• Hicimos una re-estimación de nuestras efemérides orbitales para la fecha de la conjunción

en que pasaríamos mas cerca del objeto secundario (TCA) y enviamos estas efemérides

orbitales a JSPoC (actualmente 18th Space Control Squadron).

• Con las efemérides enviadas JSPoC generó un nuevo CDM.

• Se calculó la probabilidad en base al nuevo CDM manteniéndose elevada, el procedimiento

se repitió hasta el día 22, fecha en que se decidió planificar una maniobra de evasión.



Agenda




MES DE LA AERONÁUTICA Y DEL ESPACIO “GESTION AEROESPACIAL NACIONAL”

«Fundamentos Básicos de Mecánica Orbital

Para la Gestión del Riesgo de Colisión Espacial»

Expositor:

CDE (I) DANIEL MORAGA GONZÁLEZ Comandante Escuadrilla de Operaciones

Grupo de Operaciones Espaciales [email protected]

Santiago, 28 de agosto de 2019

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