L'objectif de ce projet de base sur la dynamique des engins spatiaux est d'utiliser les compétences développées dans les cours de cinématique des corps rigides, de cinétique et de contrôle. Une mission passionnante à deux engins spatiaux vers Mars est envisagée, dans laquelle un engin mère principal est en communication avec un engin fille sur une autre orbite. Les défis comprennent la détermination de la cinématique du cadre orbital et de plusieurs cadres de référence souhaités, la simulation numérique de la dynamique de l'attitude du vaisseau spatial en orbite, et la mise en œuvre d'un contrôle de rétroaction qui conduit ensuite les différents cadres corporels du vaisseau spatial à une gamme de modes de mission, y compris le pointage vers le soleil pour la production d'énergie, le pointage vers le nadir pour la collecte de données scientifiques, le pointage du vaisseau spatial mère pour la communication et le transfert de données. Enfin, une simulation de mission intégrée est développée pour mettre en œuvre ces modes d'attitude et explorer les performances autonomes en boucle fermée qui en résultent.

Les tâches 1 et 2 utilisent la cinématique tridimensionnelle pour créer la simulation d'orbite liée à la mission et les cadres d'orbite associés. L'étape d'introduction permet de s'assurer que le satellite se déplace correctement et que l'orientation du cadre d'orbite par rapport à la planète est correctement évaluée. Les tâches 3 à 5 créent le cadre de référence d'attitude requis pour les trois modes de pointage d'attitude appelés pointage vers le soleil, pointage vers le nadir et pointage vers l'OGM. Le cadre de référence de l'attitude est un élément essentiel pour s'assurer que la commande de rétroaction conduit le satellite à l'orientation souhaitée. La commande utilisée reste la même pour les trois modes de pointage, mais les performances sont différentes en raison de l'utilisation de cadres de référence d'attitude différents. Les tâches 6 à 7 créent des routines de simulation pour évaluer tout d'abord l'erreur de suivi de l'attitude entre un cadre fixé au corps et un cadre de référence particulier du mode d'attitude actuel. Ensuite, la dynamique de l'attitude inertielle est évaluée par le biais d'une simulation numérique afin de pouvoir analyser numériquement les performances de la commande. Les tâches 8 à 11 simulent les performances de l'attitude en boucle fermée pour les trois modes d'attitude. Les tâches 8 à 10 simulent d'abord une seule attitude à la fois, tandis que la tâche 11 développe une simulation complète de mission d'attitude qui considère les modes d'attitude changeant de manière autonome en fonction de la position du vaisseau spatial par rapport à la planète. Le matériel couvert est tiré du livre "Analytical Mechanics of Space Systems" disponible sur https://arc.aiaa.org/doi/book/10.2514/4.105210.