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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.
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Probabilidad de colisión
Agenda
Mensajes de conjunción
Parámetros orbitales
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Probabilidad de colisión
Agenda
Mensajes de conjunción
Parámetros orbitales
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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
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Parámetros Orbitales
Satélite
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Parámetros Orbitales
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Parámetros Orbitales
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Parámetros Orbitales
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Parámetros Orbitales
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Parámetros Orbitales
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Parámetros Orbitales
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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
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Parámetros Orbitales
Para Compartir Parámetros Orbitales, para un determinado
instante “t”, se utiliza un formato llamado TLE, (TWO LINE
ELEMENTS) .
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Efemérides Orbitales
Para compartir Parámetros Orbitales, correspondientes a un
periodo de tiempo, con un determinado intervalo de muestreo, se
utilizan las Efemérides Orbitales.
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Probabilidad de colisión
AGENDA
Mensajes de conjunción
Parámetros orbitales
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El primer gran problema…
Cosmos 2251 Lanzado en 1993
Iridium 33 Lanzado en 1997
10 de febrero del año 2009
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Chart showing number of objects >10 cm in LEO. Credit: NASA ODPO
China Test Anti-Satellite
Colisión Iridium-Cosmos
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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.
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Mensajes de Conjunción (CDM)
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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
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Probabilidad de colisión
Agenda
Mensajes de conjunción
Parámetros orbitales
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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
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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.
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Kepler vs la Realidad
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Kepler vs la Realidad
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Geometría de la Tierra
Achatamiento de los Polos (J2)
Asimetría Meridional(J3)
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Variación de la Actividad Solar
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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.
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Probabilidad de colisión
Agenda
Mensajes de conjunción
Parámetros orbitales
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MES DE LA AERONÁUTICA Y DEL ESPACIO “GESTION AEROESPACIAL NACIONAL”
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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.