Mecânica Espacial

Apresentação

Capacitar os alunos para a aplicação de princípios físicos e matemáticos a diversos problemas relacionados com o voo espacial.

Familiarizar os alunos com ferramentas de programação com vista à resolução numérica de problemas da astrodinâmica.

Curso

Ciências de Engenharia Aeroespacial

Grau|Semestres|ECTS

| Semestral | 5

Ano | Tipo de unidade curricular | Lingua

2 |Obrigatório |Português

Código

ULP1393-13536

Disciplinas complementares recomendadas

Álgebra linear.

Cálculo I, II, III

Matemática Computacional.

Estágio profissional

Não

Conteúdos Programáticos

1) Dinâmica de Massas Pontuais

2) Problema de 2 e de 3 Corpos

3) Posição Orbital em Função do Tempo

4) Órbitas em 3 Dimensões

5) Manobras Órbitais

6) Introdução às Perturbações Orbitais

7) Dinâmica do Corpo Rígido

8) Dinâmica de Atitude de Veículos Espaciais

Objetivos

O conteúdo programático da unidade curricular de mecânica espacial / astrodinâmica tem como objetivo principal instruir os alunos com os conceitos fundamentais da mecânica orbital. Como tal, serão abordados temas como o movimento relativo que é crucial para manobras de aproximação e acoplagem de veículos espaciais, o movimento de dois corpos como o movimento de um satélite que orbite a Terra, o movimento de 3 corpos como o caso de um veículo espacial que se movimente no espaço sujeito à gravitação da Terra e da Lua, os vários tipos de órbitas e determinação dos respetivos parâmetros orbitais, manobras orbitais como por exemplo a mudança de altitude e a mudança de plano, perturbações orbitais, e dinâmica de veículos espaciais. A unidade curricular pretende também capacitar os alunos com ferramentas de programação com vista à resolução numérica de problemas da astrodinâmica. No fim da UC, os alunos realizarão um trabalho final de simulação do controlo da atitude de um veículo espacial.

Metodologias de ensino e avaliação

Nas aulas de cariz teórico, sempre que possível a exposição teórica do conteúdo programático é acompanhada da apresentação de exemplos. Nas aulas práticas, para além da exposição da matéria teórica, serão também usadas para a resolução de exercícios e a realização dos momentos de avaliação. Algum tempo será também dedicado ao projecto computacional que fará parte da avaliação. A avaliação será divida entre um teste escrito (60%), um trabalho de pesquisa (10%) e um trabalho computacional (30%). O estudo individual e autónomo fora do ambiente da aula é encorajado e considerado fundamental.

De acordo com o Regulamento de Avaliação ULP, o estudante escolherá o regime de avaliação: contínua ou final.

Bibliografia principal

• H. Curtis, Orbital Mechanics for Engineering Students, 4th ed. Butterworth-Heinemann, 2019.
• P. C. Hughes, Spacecraft Attitude Dynamics. Dover Publications Inc., 2004.
• V. Chobotov, Orbital Mechanics, Third Edition, 3rd ed. AIAA Education Series, 2002.
• M. J. Sidi, Spacecraft Dynamics and Control: A Practical Engineering Approach, Reprint ed. Cambridge University Press, 2011.

Horário de Atendimento

A combinar entre o docente e os alunos.