Orbite di parcheggio per missioni di andata e ritorno verso marte = Parking orbits for round-trip missions to Mars

Orbite di parcheggio per missioni di andata e ritorno verso marte Nel campo e nell’ambiente aerospaziale uno dei principali obbiettivi è quello di cercare di avere la più completa conoscenza del sistema solare e dei pianeti che lo compongono, in particolare ha avuto un rilievo sempre più importante Marte, infatti a partire dagli anni 60 sono cominciate le missioni verso di esso per riuscire ad avere una conoscenza sempre più completa della storia e dell’evoluzione del pianeta rosso. Questo è dovuto principalmente al fatto che, tra tutti i pianeti del sistema solare è quello più simile alla Terra (presenza di acqua, presenza di atmosfera in grado di garantire protezione dai raggi solari e cosmici ecc), di conseguenza potenzialmente in futuro potrà essere sottoposto ad un insediamento umano. L’evoluzione della complessità delle architetture di missioni per raggiungerlo è stata importante, infatti ad oggi la comunità scientifica sta concentrando i suoi sforzi su due tipologie di missioni in particolare: le missioni Mars Sample Return progettate con lo scopo di recuperare campioni della superficie marziana, per riportarli sulla Terra e studiarli in appositi laboratori e le missioni con la presenza di equipaggio le quali sarebbero un evoluzione delle precedenti, possibili grazie allo studio dei campioni che definiranno rischi e criticità della presenza umana per questo tipo di missioni. Uno dei principali parametri da valutare in queste tipologie di missioni durante la fase di design è il costo totale, il quale aumenta a causa di diversi fattori, in particolare: l’incremento della complessità della missione, il livello tecnologico richiesto per svolgerla e in base al consumo di propellente definito dalle manovre orbitali che lo spacecraft deve svolgere per conseguire lo scopo della missione. Proprio a causa di questo motivo, l’obbiettivo principale di questa Tesi è quello di focalizzarsi sulla definizione e selezione di un’opportuna orbita di parcheggio all’interno della sfera di influenza marziana, considerando una possibile futura missione umana su Marte progettata per i prossimi decenni dalla NASA. Prima di procedere con lo svolgimento dell’elaborato, è utile definire brevemente il contenuto di ogni singolo capitolo. Il primo capitolo avrà come oggetto la descrizione delle missioni umane su Marte con l’obiettivo di contestualizzare lo scopo della tesi, cioè l’ottimizzazione dell’orbita di parcheggio. All’interno del secondo capitolo verrà trattata l’analisi degli algoritmi genetici, i quali sono alla base del metodo risolutivo del problema di ottimizzazione. Il terzo capitolo invece, mostrerà richiami di meccanica del volo spaziale, per introdurre formulazioni e concetti utilizzati nel capitolo successivo. Il capitolo quattro, infatti si concentrerà sull’analisi dei procedimenti di calcolo svolti, in particolare sarà definito l’algoritmo di ottimizzazione dell’orbita di parcheggio sviluppato con l’utilizzo di MATLAB e saranno mostrati i calcoli svolti per introdurre e ottimizzare le masse. Il quinto capitolo mostrerà e commenterà i risultati ottenuti, in termini di masse per le diverse fasi della missione minimizzando alternativamente il gradiente di velocità e la massa iniziale dello spacecraft. Infine, l’ultimo capitolo verterà sulle conclusioni dell’intero elaborato.