Ottimizzazione di traiettorie di escape dal punto Lagrangiano L1 del sistema Terra-Sole con propulsione elettrica = Optimization of escape trajectories from Lagrangian Point L1 of the Sun-Earth system using electric propulsion

Questa tesi si concentra sull'ottimizzazione delle traiettorie di evasione dal punto lagrangiano L1 del sistema Terra-Sole (SEL1). I punti lagrangiani sono diventati molto importanti nel contesto delle missioni spaziali, rappresentano la soluzione del problema dei tre corpi e sono delle posizioni di equilibrio in cui due corpi primari, permettono ad un terzo corpo, di massa inferiore, di rimanere in equilibrio rispetto ad essi. Il punto L1, si trova sull’asse immaginario che collega i due corpi, ovvero Terra e Sole, ad una distanza di circa 1.5 milioni di km dalla Terra, in direzione del Sole. È un punto che suscita particolare interesse grazie alla sua posizione strategica che permette un monitoraggio continuo del Sole e una stabilità relativa per i satelliti che vi sono posizionati. La caratteristica principale di questi punti è quella di richiedere dei costi minimi in termini di consumi per il mantenimento dell’orbita e, inoltre, fungono da punto di partenza ideale per missioni interplanetarie. In questo contesto, la tesi ha come obiettivo individuare traiettorie ottimali per una manovra di evasione per un satellite a propulsione elettrica, con partenza da questo punto, tramite metodi di ottimizzazione indiretti basati sulla teoria del controllo ottimale, quindi, individuare le traiettorie ottimali in termini di consumi di propellente, considerando la variazione della data di partenza e la variazione della durata della missione. Per condurre l'analisi, è stato utilizzato un codice in Fortran f90 che simula il modello dinamico del sistema, considerando le forze gravitazionali esercitate da quattro corpi principali: la Terra, la Luna, il Sole e il satellite stesso, in particolare si prendono in considerazione gli effetti della perturbazione lunisolare e della perturbazione legata alla pressione di radiazione solare. Le posizioni di questi corpi sono state determinate utilizzando le effemeridi fornite dal Jet Propulsion Laboratory (JPL), garantendo così un'accurata rappresentazione delle condizioni gravitazionali reali.