Titelaufnahme

Titel
Amalthea's gravity field and its impact on a spacecraft trajectory / Gudrun Weinwurm
Weitere Titel
Amaltheas Schwerefeld und sein Einfluss auf die Bahn einer Raumsonde
VerfasserWeinwurm, Gudrun
Begutachter / BegutachterinEhrenfreund, Pascale ; Weber, Robert
Erschienen2004
Umfang108, 2 Bl. : Ill., graph. Darst.
HochschulschriftWien, Techn. Univ., Diss., 2004
Anmerkung
Zsfassung in dt. Sprache
SpracheEnglisch
Bibl. ReferenzOeBB
DokumenttypDissertation
Schlagwörter (GND)Amalthea <Mond> / Schwerefeld / Raumsonde / Flugbahn
URNurn:nbn:at:at-ubtuw:1-9930 Persistent Identifier (URN)
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Amalthea's gravity field and its impact on a spacecraft trajectory [5.35 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Die Raumsonde GALILEO der amerikanischen Weltraumorganisation NASA vollbrachte am 5. November 2002 ihre letzte wissenschaftliche Mission: ein Vorbeiflug am Jupitermond Amalthea. Basierend auf unterschiedlichen Modellen des inneren Aufbaus des Mondes konnten das Gravitationsfeld und die Massefunktionen berechnet werden.

Die angewandte Methode integriert numerisch infinitesimale Volumenelemente, die aufgrund von Amaltheas unregelmäßiger Form anhand der Geometriefaktoren elliptischer Koordinaten bestimmt wurden. Um die erforderlichen Berechnungen durchzuführen, wurde das Computer Programm GRASP im Rahmen dieser Arbeit erstellt. Eine Routine in GRASP wendet die zweite Methode von Neumann zur Kalkulation der Massefunktionen an.

Letztere wurden bis zum sechsten Grad und Ordnung ermittelt, basierend auf homogenen und realistischen heterogenen Modellen von Amalthea. Die normalisierten Massefunktionen zweiten Grades liegen in der Größenordnung von 0,038 für J2 und -0,053 für J22. Die Position und die Geschwindigkeit von GALILEO zum Zeitpunkt der größten Annäherung zu Amalthea wurde vom Jet Propulsion Laboratory, NASA, zur Verfügung gestellt. Anhand dieser Daten und der Gravitationsfeldmodelle des Mondes konnte mit GRASP eine Vielzahl von Bahnen der Raumsonde während des Vorbeifluges berechnet werden. Die hierfür angewandte Methode basiert auf dem numerischen Integrationsverfahren von Runge-Kutta. Die Analyse der Bahnen liefert Geschwindigkeitsänderungen, die mit vorhandenen Doppler-Daten des Vorbeifluges verglichen wurden. Die in der vorliegenden Arbeit berechneten Modelle von Amalthea können zur Planung von zukünftigen Weltraummissionen zum Jupitersystem herangezogen werden. Um nützliche Informationen über das Gravitationsfeld des Mondes zu erlangen, sollte ein wesentlich näherer Vorbeiflug als bei GALILEO angepeilt werden, vorzugsweise in einer Höhe von 80 km über der Oberfläche.

Zusammenfassung (Englisch)

The concluding flyby of the successful GALILEO mission has been a 'visit' to Jupiter's moon Amalthea, which occurred on November 5, 2002.

In order to obtain Amalthea's gravity field and its moments of gravitation, based on various interior models of the moon, the method for numerically integrating infinitesimal volume elements has been applied. Latter have been derived from the scale factors of a three-axial ellipsoid because of Amalthea's non-spherical shape. The computer programme GRASP has been developed within the frame of the present thesis to facilitate the required calculations. GRASP applies the second method of Neumann to obtain the harmonic coefficients of Amalthea's gravity field which have been derived up to degree and order six, for both homogeneous and reasonable heterogeneous cases. The normalised quadrupole moments of gravitation lie in the order of 0.038 for J2 and -0.053 for J22. Based on GALILEO's state vector at closest approach to Amalthea (provided by the Jet Propulsion Laboratory, NASA) and the moon's various gravity field models, a number of spacecraft flybys have been calculated through the numerical integration method of Runge-Kutta. Assessments of the diverse trajectories yield velocity perturbations which have been compared to existing Doppler data from the Amalthea flyby. Furthermore, predictions for future flybys in the scope of the Jovian system exploration can be made. In order to get more valuable information about the gravity field of this tiny rocky moon, a much closer flyby than that of GALILEO should be anticipated, preferable in the order of 80 km flyby altitude.