Propellant estimations for small low-thrust missions to near-Earth asteroids

L'obiettivo di questa tesi consiste nel presentare e validare un metodo, rapido e sufficientemente accurato, in grado di stimare il consumo di propellente di missioni a bassa spinta verso asteroidi near-Earth con piccole variazioni dei parametri orbitali. Modelli di notevole complessità in grado di fornire soluzioni con un alto livello di precisione sono già stati elaborati; l'elevata accuratezza da cui sono caratterizzati è tuttavia associata ad un elevato costo computazionale, che diventerebbe eccessivo qualora fosse necessario valutare un cospicuo numero di possibili trasferte. Risulta quindi necessario formulare un modello semplificato che consenta di individuare le missioni più promettenti con una certo grado di precisione e rapidità; una volta ristretto il campo di potenziali trasferte è possibile ricorrere ai modelli più complessi per ottenere valutazioni più accurate. Il metodo qui presentato, basato sull'approssimazione di Edelbaum, consente di risolvere problemi a consumo minimo mediante leggi di controllo sub-ottimali per trasferte non complanari ad un costo computazionale relativamente basso. Il modello sarà validato mediante un confronto fra i risultati da esso ottenuti e quelli derivanti da un modello Solar Electric Propulsion (SEP), scelto come riferimento per via della sua completezza da un punto di vista scientifico. ll confronto verterà in particolare sulla capacità del modello approssimato di identificare le missioni a minor consumo e di fornire stime accettabili sulle masse di propellente ad esse necessarie.