PCR3BP problem: transfer orbit evaluation from LEO orbit to lunar orbit of a six units cubesat satellite

Abstract

La Luna ha sido objeto de admiración y asombro para los seres humanos desde tiempos antiguos. Casi está en la naturaleza humana observar e incluso tener el deseo de alcanzar la Luna. En tiempos modernos, aterrizar en la Luna significaba la conquista del espacio en el contexto de la Carrera Espacial. El programa Apollo lo consiguió con sus misiones, pero desde entonces la presencia de humanos ha sido practicamente nula.Por otro lado, el crecimiento de los satélites de estándar Cubesat en los últimos años ha sido exponencial, haciendo que los Cubesats jueguen un rol central en la industria espacial. Aún más, las misiones de Cubesats a la Luna han empezado a ser desarrolladas. Hoy surge un nuevo interés en ir a la Luna y poner a la primera mujer en suelo lunar, esto es propuesto por el programa Artemis, el cual tiene por meta iniciar una nueva era de humanos en la Luna. Con todo esto, pareciera ser que los satélites Cubesat pueden ser un componente clave en el desarrollo de las actividades en la Luna, convirtiéndose en un área de investigación interesante. Un primer paso en esta dirección podría ser la evaluación de una órbita de transferencia desde la Tierra a la Luna, desde una órbita LEO a una órbita lunar. Para ello, este trabajo presenta y resuelve las ecuaciones de un Cubesat de seis unidades en el marco del Problema de los Tres Cuerpos Restringido Plano y Circular (PCR3BP). Se encuentra que para las condiciones propuestas en este trabajo, se necesitará alrededor de medio kilogramo de combustible para transferir un Cubesat con masa inicial de ocho kilogramos desde una órbita LEO a una órbita lunar. También, dependiendo de la frecuencia de operación del propulsor, el satélite tomará entre cuatro a 16 meses en viajar desde una órbita LEO a una órbita lunar. Este trabajo muestra que es posible transferir un satélite Cubesat desde una órbita LEO a una órbita lunar con las restricciones caractéristicas de un Cubesat. Un siguiente paso en esta investigación sería replicar este estudio pero en tres dimensiones, trabajando en el contexto del Problema de Tres Cuerpos Restringido y Circular (CR3BP).