Estudio de control de actitud sobre satélites artificiales y basura espacial empleando datos de láser

Abstract

Este trabajo se centra en explorar y aplicar las técnicas de telemetría láser (Satellite Laser Ranging, SLR), con el fin de entender su funcionamiento y emplearlas para determinar diversos parámetros característicos del movimiento de distintos objetos en órbita, específicamente satélites artificiales en desuso. Se emplean datos recopilados por distintas estaciones láser, como las ubicadas en Graz (Austria) y en Borowiec (Polonia). Estas se encuentran afiliadas al International Laser Ranging Service y se encargan, principalmente, de realizar seguimientos sobre objetos ya catalogados y cuyas efemérides son conocidas. La finalidad del trabajo es, por tanto, realizar este estudio sobre satélites colaborativos (geodésicos), como AJISAI, y sobre algunos inactivos (catalogados como basura espacial), como ENVISAT o TOPEX POSEIDON. Ha sido necesario trabajar con los diversos ficheros de datos de efemérides (Consolidated Prediction Format) y de observaciones láser (Consolidated Laser Ranging Data Format) para, mediante la obtención de los residuos de distancia correspondientes, caracterizar con gran precisión principalmente el giro (spin) y actitud de los diversos satélites observados. Se ha visto, además, que esta clase de estudios, al proporcionar información detallada sobre el comportamiento orbital y rotacional de los satélites, desempeña un papel notable en el entendimiento y la monitorización de la basura espacial, así como a la mejora de la técnica SLR para futuros estudios y aplicaciones espaciales.

This work focuses on exploring and applying laser telemetry techniques (Satellite Laser Ranging, SLR), in order to understand how they work and to apply them to determine various characteristic parameters of the motion of different objects in orbit, specifically defunct satellites. Data collected by different laser stations, such as those located in Graz (Austria) and Borowiec (Poland), are used. These are affiliated with the International Laser Ranging Service and are mainly responsible for tracking objects that have already been catalogued and whose ephemerides are known. The aim of the work is, therefore, to carry out this study on collaborative (geodetic) satellites, such as AJISAI, and on some inactive satellites (catalogued as space debris), such as ENVISAT or TOPEX POSEIDON. It has been necessary to work with the various ephemeris data files (Consolidated Prediction Format) and laser observations (Consolidated Laser Ranging Data Format) in order to characterise with great precision the spin and attitude of the various satellites observed, by obtaining the corresponding distance residuals. It has also been found that this kind of studies, by providing detailed information on the orbital and rotational behaviour of satellites, plays a remarkable role in the understanding and monitoring of space debris, as well as in improving the SLR technique for future studies and space applications.