Propagatore semi-analitico di corto e lungo periodo per Low Earth Orbit e strumento di ottimizzazione per orbite con traccia a Terra ripetibile = Semi-analytic propagator for short and long period effects for Low Earth Orbits and optimization tool for repeat ground track orbits

Questa tesi è stata sviluppata in collaborazione con SITAEL, azienda italiana del settore aerospaziale e a capo del programma PLATiNO, destinato allo sviluppo di una piattaforma satellitare di piccole dimensioni applicabile a diverse tipologie di missioni, tra cui quelle di Osservazione della Terra verso cui è focalizzata questa tesi. Lo scopo di questo lavoro è quello di fornire uno strumento software basato su un modello matematico in grado di prevedere il moto di satelliti in orbite basse terrestri soggetti alle perturbazioni tipiche di tale ambiente operativo e fornire un ulteriore strumento di ottimizzazione per la definizione di dettaglio di orbite elio-sincrone con traccia a Terra ripetibile, ampiamente sfruttate in questo tipo di missioni. Per l’analisi del moto di tali satelliti, si è analizzato e implementato un propagatore semi-analitico in ambiente di programmazione MATLAB. Tale teoria ha i suoi fondamenti nella formulazione variazionale di Lagrange e grazie al metodo della media separa gli effetti delle perturbazioni fra lungo e corto periodo, basate sull’influenza del potenziale gravitazionale terrestre. L’implementazione di questo modello costituisce la base per lo sviluppo di uno strumento più articolato che SITAEL porterà avanti per l’analisi di missione. In aggiunta a questo modello di calcolo, si è dunque sviluppato uno strumento di ottimizzazione focalizzato sulle orbite con traccia a Terra ripetibile. Grazie a diversi metodi di ottimizzazione non lineare e sfruttando il simulatore semi-analitico si sono così definiti i parametri orbitali per la missione in questione, soddisfacendo i requisiti di missione imposti. Tale strumento è stato pensato per poter essere intercambiabile e adattabile ai diversi propagatori usati in quest’ambito, così da costituire un punto di riferimento per la costruzione di missioni di questo tipo. La tesi, dunque, riporta i principi matematici e le tecniche utilizzate per la realizzazione di questi tool, mostrandone la validazione effettuata con GMAT, uno dei principali software commerciali per analisi di missione. Si illustra in particolare la fattibilità di realizzazione di un propagatore del genere, soffermandosi sui vari risultati ottenuti ed evidenziandone sia i numerosi vantaggi che le possibili implementazioni da aggiungere alla solida base così sviluppata.