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Solar Sail Trajectory Optimization for the Solar Polar Imager (SPI) Mission

Dachwald, Bernd und Ohndorf, Andreas und Wie, Bong (2006) Solar Sail Trajectory Optimization for the Solar Polar Imager (SPI) Mission. AIAA/AAS Astrodynamics Specialist Conference, 2006-08-21 - 2006-08-24, Keystone. CO (USA).

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Kurzfassung

The Solar Polar Imager (SPI) mission is one of several Sun-Earth Connection solar sail roadmap missions currently envisioned by NASA. A current SPI reference mission design is based on a 160 m x 160 m, 150 kg square solar sail assembly with a 250 kg spacecraft bus and a scientific payload of 50 kg (450 kg total mass), having a characteristic acceleration of 0.35 mm/s<sup>2</sup>. Using a conservative solar sail film temperature limit of 100°C to constrain the solar distance ("cold" mission scenario), our transfer trajectory to the SPI target orbit (circular orbit at 0.48 AU solar distance with 75 deg inclination) approaches the sun closer (to about 0.4 AU solar distance) than a current reference trajectory and therefore, exploiting the larger solar radiation pressure, takes - even with a lower hyperbolic excess energy for interplanetary insertion - only 6.4 instead of 6.7 years. For a higher sail temperature limit of 240°C ("hot" mission scenario), the optimal transfer trajectory approaches the sun much closer (to about 0.22 AU solar distance), resulting in an even shorter transfer duration of only 4.7 years. Based on this "hot" mission scenario, we perform several mission tradeoffs to gain a deeper insight into the trade space of the SPI mission: different sail temperature limits, different characteristic accelerations, different interplanetary insertion energies, and different sail degradation behaviors are investigated.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/47787/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag, Paper)
Zusätzliche Informationen:Paper is available via download at the AIAA website or the AIAA Meeting Paper CD
Titel:Solar Sail Trajectory Optimization for the Solar Polar Imager (SPI) Mission
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Dachwald, BerndNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ohndorf, AndreasNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wie, BongNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:August 2006
Referierte Publikation:Nein
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Solar Sail, Trajectory Optimization, Solar Polar Imager
Veranstaltungstitel:AIAA/AAS Astrodynamics Specialist Conference
Veranstaltungsort:Keystone. CO (USA)
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsdatum:2006-08-21 - 2006-08-24
HGF - Forschungsbereich:Verkehr und Weltraum (alt)
HGF - Programm:Weltraum (alt)
HGF - Programmthema:W SY - Technik für Raumfahrtsysteme
DLR - Schwerpunkt:Weltraum
DLR - Forschungsgebiet:W SY - Technik für Raumfahrtsysteme
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):W - keine Zuordnung (alt)
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Raumflugbetrieb und Astronautentraining > GSOC-Deutsches Raumfahrtkontrollzentrum
Hinterlegt von: Dachwald, Dr.-Ing. Bernd
Hinterlegt am:10 Apr 2007
Letzte Änderung:27 Apr 2009 13:37

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