Uma equipe científica sino-russa, envolvendo pesquisadores da Universidade Politécnica do Noroeste, em Xi'an, na China, e da Universidade de Samara, da Rússia, desenvolveu um modelo matemático para gerenciar com eficiência um grupo de satélites conectados por amarras.
Um sistema de amarração espacial rotativo consiste em duas espaçonaves conectadas por uma amarração longa, fina e forte — geralmente de dezenas de quilômetros de comprimento — funcionando como uma "eslinga espacial" (cabo de içar carga) enquanto seu centro de massa segue uma órbita predefinida. Esses sistemas são usados para executar tarefas que são impraticáveis, ineficientes ou antieconômicas com as tecnologias existentes.
Suas aplicações incluem gerar gravidade artificial, formar constelações de satélites e implantar satélites em órbitas específicas. Recentemente, atenção significativa foi direcionada ao uso de sistemas de amarração como "zeladores espaciais" para limpar detritos orbitais.
Pavel Fadeenkov, professor associado do Departamento de Dinâmica de Voo e Sistemas de Controle da Universidade de Samara, junto com colegas chineses liderados pelo Professor Wang Changqing, do Instituto de Automação da Universidade Politécnica do Noroeste, criou um modelo matemático para controlar motores de baixo empuxo em espaçonaves. Esse sistema permite que o plano de rotação do sistema de amarração seja ajustado por ângulos significativos de acordo com o estudo publicado na Acta Astronautica.
Segundo os pesquisadores, as equações de movimento no sistema de coordenadas rotativas foram derivadas usando o formalismo Lagrangiano — é uma abordagem na mecânica clássica que descreve a dinâmica de um sistema físico considerando coordenadas generalizadas do sistema, velocidades e, possivelmente, tempo.
"A principal vantagem é que o novo modelo fornece leis de controle analítico para motores elétricos para iniciar a rotação do sistema e neutralizar perturbações. Isso acelerará a criação de um sistema espacial real", disse Fadeenkov.
O pesquisador acrescentou que a equipe estudou o movimento de um par de satélites de massas de 1.600 kg e 60 kg conectados por uma corda de 3 quilômetros, orbitando a uma altitude de 500 quilômetros. O plano de rotação do sistema pode ser alterado em 90 graus usando motores de propulsão elétrica com um empuxo máximo de dois newtons. Os cientistas descobriram que o sistema de controle pode atingir precisão de orientação de menos de um milésimo de radiano (abaixo de 0,05 grau).
De acordo com a Universidade de Samara, a aplicação do modelo matemático abre oportunidades para explorar vários problemas relacionados ao movimento rotacional espacial de vários corpos.
No futuro, os pesquisadores planejam desenvolver um sistema espacial real capaz de remover detritos orbitais nas direções desejadas.
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