Dynamical analysis, computation of Invariant Manifolds, and low-energy transfer design in the Sun-Earth system using solar sail propulsion

Abstract

Se presenta una rutina numérica completa para el cálculo de conexiones heteroclínicas en el caso plano del problema restringido circular de tres cuerpos (CR3BP) con una vela solar parametrizada por el número de ligereza β, basada en el trabajo de A. Farrés (2009) y extendiendo la metodología de Koon et al. (2000). Se identifica el valor crítico de la constante de Jacobi C_J^*(β), en función de β, por debajo del cual las maniobras de transferencia entre una órbita de Lyapunov alrededor de SL2 y otra alrededor de SL1 pueden realizarse con costo teóricamente nulo (∆v = 0) a través de las conexiones heteroclínicas. Se obtienen resultados para varios valores de β en el sistema Sol-Tierra, con la amplitud de órbita definida tomando como referencia la órbita del telescopio espacial James Webb. Los resultados muestran numéricamente la existencia de estas conexiones heteroclínicas y muestran una creciente diferencia de la amplitud en x entre las dos órbitas conectadas al aumentar β, alcanzando una relación ∆x_2 /∆x_1 = 11.78 en β = 0.01, lo que sugiere que el conjunto de órbitas de Lyapunov admisibles para la conexión heteroclínica se reduce hasta volverse vacío en cierto valor de β. Los tiempos de vuelo de estas maniobras teóricas de ∆v= 0 son del orden de 470–505 días.