Analisi termica del payload della missione Ariel sui software Ansys ed ESATAN

Nella progettazione di un telescopio spaziale risulta di fondamentale importanza il ruolo svolto dall’analisi termica. In particolar modo, l’attenzione viene posta sull’ottica, che, in base alle lunghezze d’onda che si è interessati ad osservare, dovrà essere opportunamente schermata, in modo da ridurre al minimo il flusso di calore diretto verso di essa. Quest’ultimo, infatti, rappresenta un disturbo che interferisce col segnale da analizzare. Il presente lavoro è stato redatto a conclusione dell’esperienza di tesi svolta presso due sedi dell’INAF (Istituto Nazionale AstroFisica): la prima parte è stata svolta presso l’OAPa (Osservatorio Astronomico di Palermo), mentre la seconda presso l’OAS-Bo (Osservatorio di Astrofisica e Scienza dello Spazio di Bologna). L’INAF collabora con l’ESA (European Space Agency), la quale, nell’ambito della missione Ariel, sta progettando un telescopio spaziale - il cui lancio è previsto nel 2029 - che andrà ad investigare le atmosfere degli esopianeti. Poiché i rilevamenti saranno effettuati sia nel campo dello spettro visibile che nel vicino infrarosso, le richieste dal punto di vista termico risultano piuttosto stringenti. A disposizione dell’analista vi sono a disposizione numerosi software, che permettono di simulare le situazioni più gravose per il sistema ed esplorare le possibili soluzioni per soddisfare i requisiti fissati, rispettando al contempo tutti i vincoli imposti dal progetto. dopo aver introdotto le peculiarità dell’analisi termica e le soluzioni adottate in modo specifico nel design di Ariel per ottenere le prerogative richieste dal punto di vista termico; verranno confrontati i differenti approcci utilizzati dai software Ansys ed ESATAN-TMS, presentando i risultati che sono stati ottenuti effettuando su entrambi i programmi un’analisi dello stesso modello tridimensionale del payload. Infine è presentato un breve confronto tra la discretizzazione con il metodo agli elementi finiti (sfruttata da Ansys) e quella con il metodo alle differenze finite (usata da ESATAN).