Ottimizzazione di manovre orbitali per la rimozione di detriti in orbite LEO, tramite l’implementazione di algoritmi genetici = Optimization of orbital maneuvers for the removal of debris in LEO orbits, through the implementation of genetic algorithms

Negli ultimi decenni le criticità legate alla generazione, all’individuazione e allo smaltimento dei detriti spaziali hanno suscitato un grande interesse da parte delle agenzie spaziali internazionali. Attualmente non è possibile trascurare l’impatto che questi detriti hanno sull’ambiente spaziale e in particolare il potenziale pericolo che costituiscono per quanto riguarda l’ambiente delle orbite LEO maggiormente popolate da satelliti operativi. Tra queste ultime possono essere citate le orbite Eliosincrone e Molniya. Il lavoro svolto si inserisce nel contesto precedentemente introdotto basandosi sul problema proposto all’interno della Global Trajectory Optimization Competition (9th Edition), e utilizzando un metodo in grado di effettuare una stima rapida dei costi di una campagna di rimozione di detriti, sfruttando le capacità di ottimizzazione di una classe di algoritmi evolutivi di ricerca, ovvero gli algoritmi genetici. I risultati ottenuti sono stati confrontati con la soluzione vincitrice della competizione, ricavata dal gruppo del JPL, che ha permesso di verificare la validità del metodo implementato. È riportata di seguito la principale suddivisione tematica all’interno dei vari capitoli. All’interno del Capitolo 1 è stata effettuata una panoramica riguardante la tematica dei detriti spaziali, descrivendo i principali meccanismi di formazione, le diverse tipologie catalogate, gli strumenti e metodologie di individuazione comunemente adottati e infine le diverse tecniche adottate per la mitigazione del loro impatto anche attraverso la rimozione diretta. In seguito è stato brevemente descritto il problema sul quale è basato l’intero lavoro svolto, ovvero quello proposto all’interno del GTOC9, assieme alla soluzione vincitrice del JPL, che è stata utilizzata come base del lavoro e metro di paragone. Il Capitolo 2 contiene un richiamo generale su alcuni argomenti fondamentali di meccanica orbitale e in particolare è incentrato sulla descrizione delle principali perturbazioni che alterano il campo di moto dei corpi in orbita attorno alla Terra. Il Capitolo 3 ha come obiettivo quello di fornire una descrizione chiara dei principali metodi numerici comunemente utilizzati per l’ottimizzazione delle traiettorie e nello specifico è focalizzato sulla descrizione degli algoritmi genetici, i quali costituiscono il metodo di ottimizzazione utilizzato per l’intero lavoro. Il Capitolo 4 è dedicato alla descrizione della missione considerata, spiegando in maniera più approfondita i modelli utilizzati, i vincoli imposti e l’approccio adottato. All’interno Capitolo 5 sono riportati i principali risultati delle analisi svolte assieme al confronto con i risultati del JPL. Infine all’interno delle conclusioni sono riassunte le principali considerazioni e i possibili miglioramenti futuri che possono essere perseguiti.