Aplicações para trajetórias derivadas de órbitas periódicas ao redor do ponto lagrangiano L1 com auxílio de velas solares

A nova era do desenvolvimento espacial marcada pela interação entre governos, setor privado, sociedade e política dá surgimento à ideia de Espaço 4.0, como uma analogia à ideia da Indústria 4.0. Nesse novo momento da exploração espacial, o New Space, prioriza-se o uso de novas tecnologias que possibilitem a redução de custos e permitam maior acessibilidade às missões espaciais, na busca de objetivos cada vez mais ambiciosos, como a colonização da Lua e os primeiros passos na exploração de Marte. Assim, este trabalho investiga novas aplicações e conceitos de missão para trajetórias derivadas de órbitas periódicas em torno do ponto de equilíbrio lagrangiano 𝐿1, no sistema Terra-Lua, e swingbys lunares. Elas são utilizadas como mecanismos de escape desse sistema para propor missões interplanetárias com o auxílio de sistemas de propulsão de baixo empuxo, na forma de velas solares. Esse conceito de missão híbrida é utilizado para o planejamento de missões para as órbitas dos planetas próximos, Vênus e Marte, tal que os resultados alcançados mostram que essa estratégia pode levar à redução nos custos das missões de 6% a 8%, em termos dos incrementos de velocidade, embora haja o aumento da complexidade e duração da missão. O conceito também foi utilizado para o planejamento de missões para asteroides com órbitas próximas a da Terra (NEAs) com resultados semelhantes: é possível diminuir o custo da missão, em termos de incrementos de velocidade, em cerca de 8%, porém a data de lançamento e, portanto, a duração da missão é um elemento crucial a ser considerado, dado que há um requerimento maior de tempo de voo. ABSTRACT: The new era of space development, characterized by interaction between governments, the private sector, society, and policy, introduces the concept of Space 4.0, analogous to the idea of Industry 4.0. In this new phase of space exploration, the focus is on leveraging emerging technologies to reduce costs and increase accessibility to space missions, pursuing increasingly ambitious objectives such as lunar colonization and the first steps in Mars exploration. This study investigates new applications and mission concepts for trajectories derived from periodic orbits around the Lagrangian equilibrium point 𝐿1 in the Earth-Moon system, along with lunar swing-bys. These are employed as escape mechanisms from the system to propose interplanetary missions using low-thrust propulsion systems, specifically solar sails. This hybrid mission concept is used to plan missions to the orbits of the nearby planets Venus and Mars. Results show that this strategy can lead to a 6% to 8% reduction in mission costs, in terms of velocity increments, but there is an increase in the mission complexity and duration. The concept has also been used to plan missions to Near-Earth Asteroids (NEAs), with similar results: it is possible to reduce mission costs, in terms of velocity increments, by about 8%. However, the launch date and, therefore, the mission duration are crucial considerations, given the increased flight time requirements.