José David Gutiérrez de Alba defenderá su tesis doctoral "Orbital dynamics around elongated asteroids"

En las últimas décadas, los asteroides han adquirido una relevancia creciente en la exploración espacial, tanto por su interés científico como por su interés práctico, como en minería espacial o en defensa planetaria. Por ello, resulta fundamental estudiar la dinámica orbital alrededor de asteroides. En este trabajo estudiamos cómo afecta la distribución interna de masa en asteroides alargados a su entorno dinámico cercano. Para abordar este problema es necesario recurrir a modelos del campo gravitatorio que capturen las principales características geométricas del asteroide sin aumentar excesivamente el coste computacional. Con este objetivo proponemos el modelo del segmento de densidad variable, el cual permite simular distribuciones de masa tanto concentradas en los extremos del asteroide como acumuladas en su región central. En primer lugar, validamos el modelo de densidad variable ajustando sus parámetros para que el potencial gravitatorio resultante se aproxime lo mejor posible al obtenido mediante modelos poliédricos de asteroides. Para ello proponemos el método de ajuste Hessiano, que consiste en minimizar el error en las segundas derivadas del potencial, y demostramos analíticamente que este procedimiento también reduce el error en el gradiente y en la propia función potencial. El potencial gravitatorio del segmento de densidad variable se ha comparado con el de cuatro asteroides alargados, Gaspra, Arrokoth, Kleopatra y Toutatis, mostrando que el modelo propuesto se ajusta adecuadamente al potencial de estos asteroides. A continuación, consideramos dos casos representativos de densidad para el modelo de densidad variable, correspondientes a distribuciones cóncavas y convexas, y estudiamos el entorno dinámico asociado a cada uno de ellos. Analizamos los puntos de equilibrio y su estabilidad, las familias de órbitas periódicas, las órbitas heteroclínicas entre puntos de equilibrio y las conexiones heteroclínicas entre órbitas periódicas. Para el estudio de las órbitas de eyección colisión hemos desarrollado un nuevo enfoque analítico y numérico adaptado a potenciales con singularidades extendidas, como el del segmento. Los resultados obtenidos muestran que la distribución interna de densidad del asteroide influye de manera significativa en la dinámica orbital, afectando tanto a la estabilidad como a la estructura global del espacio de fases.