Orbite di parcheggio ottimali per missioni di andata e ritorno per Marte = Optimal parking orbits for return missions to Mars

L'uomo è sempre stato attratto dall'esplorazione spaziale e dalla conoscenza dell'ignoto. Grazie all'evoluzione tecnologica è stato possibile pensare di spingersi oltre la Luna e, dagli anni Sessanta, sono state inviate verso Marte sonde automatiche senza equipaggio, che includevano orbiter, lander e rover. Sulla superficie di Marte la vita umana non sarebbe possibile senza adeguate protezioni per più di un minuto, tuttavia rappresentano le condizioni più favorevoli presenti nel Sistema Solare, differenti dal clima torrido di Mercurio e Venere, dalle gelide temperature dei corpi gassosi del Sistema Solare esterno e dal vuoto presente sulla superficie della Luna e degli asteroidi. Inoltre il pianeta rosso possiede risorse tali da poter essere sfruttate con apposite tecnologie per creare spazi abitabili. Il passo successivo per l'esplorazione marziana è quello di riportare i campioni di materiale attraverso missioni del tipo Sample Return. Tali missioni possono riportare indietro semplicemente atomi e molecole o un deposito di composti complessi come materiale sciolto e rocce. Questi campioni possono essere ottenuti attraverso lo scavo del suolo e della roccia. Per catturare particelle di vento solare o detriti cometari si utilizzano array di collettori. I campioni riportati sulla Terra sono quindi studiati in laboratorio così da poter approfondire la conoscenza del Sistema Solare. Un problema per questo tipo di missioni risiede nella questione del consumo di propellente. Esso è definito dalle manovre orbitali che lo spacecraft deve svolgere per conseguire lo scopo della missione. Così, in questa tesi ci si soffermerà sul calcolo di orbite ottimali in cui si ottimizzerà la massa ed il vettore velocità per acquisire un'orbita di parcheggio sicura su Marte. L'analisi si svolgerà per una missione senza equipaggio umano, ma sarà di base anche per una possibile missione umana futura. In primo luogo si considereranno i motivi storici per cui si è arrivati a studiare Marte e del perché sono state pensate missioni del tipo Sample Return. Nel secondo capitolo si entrerà nello specifico delle missioni Sample Return e dopo una breve descrizione si esaminerà il codice matematico utilizzato per l'ottimizzazione di tali orbite. Nel quarto capitolo si analizzeranno le soluzioni ottenute e si trarranno le opportune conclusioni.