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Tesis:

Mission Analysis of Formation Flying in L2

  • Autor: BERMEJO BALLESTEROS, Juan

  • Título: Mission Analysis of Formation Flying in L2

  • Fecha: 2024

  • Materia:

  • Escuela: E.T.S.I. AERONÁUTICA Y DEL ESPACIO

  • Departamentos: SISTEMAS AEROESPACIALES, TRANSPORTE AEREO Y AEROPUERTOS

  • Acceso electrónico: https://oa.upm.es/80931/

  • Director/a 1º: CUBAS CANO, Javier

  • Resumen: Formation flying (FF) in space missions is receiving increasing attention in recent years due to its potential advantages, making the number of planned and launched missions of this type grow. Moreover, there has been a significant increase in the utilization of micro and nanosatellites which has improved the accessibility to space technology, which benefits the development of new formation flying missions. This mission concept aims to improve the science return, the redundancy of the mission, and its flexibility compared with a single large and complex satellite. The purpose of this thesis is to study the feasibility of employing a calibration ancillary satellite on a chief-deputy formation with a CMB observation mission in \L2. For that purpose, some of the main current challenges of FF will be tackled by developing tools that will help to analyze these problems, especially during the early stages of the mission design process (Phase 0/A). In particular, the following aspects of the mission have been studied: the design and analysis of a GNC subsystem for the ancillary satellite, the collision risk of the formation in the case of critical failure of the deputy, and visibility between the formation satellites, based on the CMB satellite attitude and its instrument characteristics. Then, these methods will be applied to elaborate a mission proposal based on CubeSat architecture, through which the feasibility of such a mission will be analyzed. This calibration satellite could significantly increase the accuracy of the CMB satellite measurements with a limited impact on its architecture. RESUMEN El vuelo en formación en misiones espaciales está recibiendo una atención creciente en los últimos años debido a sus ventajas potenciales, lo que ha llevado al aumento en el número de misiones de este tipo planeadas y lanzadas. Además, ha habido un aumento significativo en la utilización de micro y nanosatélites, lo que ha mejorado la accesibilidad a la tecnología espacial y beneficia el desarrollo de nuevas misiones de formación en vuelo. Este concepto de misión busca mejorar el rendimiento científico, la redundancia y su flexibilidad en comparación con un solo satélite grande y complejo. El propósito de este estudio es evaluar la viabilidad de emplear un satélite auxiliar de calibración en una formación principal-delegada con una misión de observación de la radiación cósmica de fondo (CMB) en el punto L2. Con este fin, se abordarán algunos de los principales desafíos actuales de la formación en vuelo mediante el desarrollo de herramientas que ayudarán a analizar estos problemas, especialmente durante las primeras etapas del proceso de diseño de la misión (Fase 0/A). En particular, se han examinado los siguientes aspectos de la misión: el diseño y análisis de un subsistema de GNC (guiado, navegación y control) para el satélite auxiliar, el riesgo de colisión de la formación en caso de fallo crítico del satélite auxiliar y la visibilidad entre los satélites de la formación, basada en la actitud del satélite CMB y las características de sus instrumentos. Luego, se aplicarán estos métodos para elaborar una propuesta de misión basada en la arquitectura de CubeSat, a través de la cual se analizará la viabilidad de dicha misión. Este satélite de calibración podría aumentar significativamente la precisión de las mediciones del satélite CMB con un impacto limitado en su arquitectura.