Estudio de la trayectoria de un cohete de tres etapas lanzado desde el territorio colombiano

Abstract

En la presente tesis se estudia la trayectoria de vuelo de un posible cohete diseñado para suplir los requerimientos del país en tecnología espacial. Inicialmente se presentan las ecuaciones del movimiento del cohete y sus principales características para contextualizar al lector en la evolución histórica de los cohetes a nivel mundial, haciendo énfasis en Latinoamérica. Posteriormente se presenta la descripción de las ecuaciones del movimiento teniendo en cuenta el medio atmosférico terrestre, el comportamiento gravitacional y el sistema de referencia inercial del centro de masas terrestre, a partir del cual se modelas las ecuaciones diferenciales y se involucran en un código computacional en FORTRAN. Una vez se tiene el código, se procede a diseñar conceptualmente un cohete que se ajuste a las necesidades de la nación para el transporte de carga útil, en este caso un satélite a orbitas bajas de la Tierra. Las masas y etapas del cohete son optimizadas con ayuda de otro código computacional, para que posteriormente sea simulada su trayectoria de vuelo, teniendo como punto de partida una zona de lanzamiento en Colombia. Las posibles zonas de lanzamiento Son seleccionadas de acuerdo a los requerimientos mínimos en infraestructura y desarrollo tecnológico, brindando algunas condiciones iniciales de la zona de lanzamiento del cohete para verificar su trayectoria de vuelo a diferentes rumbos, de los cuales son seleccionados los más adecuados. Finalmente se realizan las simulaciones computacionales para un satélite de orbita inclinada con 45 grados y otro sol-sincrónico, obteniendo las trayectorias de vuelo de los mismos, la zona de inyección orbital y el comportamiento de los elementos orbitales al inicio de su órbita.

In this thesis the light path of a possible rocket designed to meet the requirements of the country in space technology. Initially the equations of motion of the rocket and its main features to contextualize the reader in the historical evolution of the rockets worldwide, with emphasis on Latin America. Then there is a description of the equations of motion considering the atmospheric terrestrial gravitational behavior and inertial reference system Earth's center of mass, from which pinup differential equations and are involved in a computational code FORTRAN. Once you have the code, proceed to conceptually design a rocket that meets the needs of the nation to carry payload, in this case a satellite in low-Earth orbits. The masses and rocket stages are optimized with the help of other computer code; it is subsequently simulated to its light path, taking as its starting point a drop zone in Colombia. Possible launch sites are selected according to the minimum requirements in infrastructure and technological development, providing initial conditions in the area of rocket launch to verify light path at different directions, which are selected from the most suitable. Finally, computer simulations are performed for an inclined orbit satellite 45 degrees and another sun-synchronous, obtaining light paths thereof, orbital injection site and behavior of the orbital elements at the beginning of its orbit.