Ottimizzazione di traiettorie interplanetarie per il raggiungimento di asteroidi prossimi alla Terra = Optimization of Interplanetary Trajectories for Reaching Near-Earth Asteroids

Sin dall’inizio dell’era spaziale, gli asteroidi hanno sempre destato grande interesse in quanto materiale di scarto del processo di formazione dei pianeti del sistema solare, nonché fonte di pericolo per la vita sulla Terra. Per questi motivi, sono state progettate ed implementate diverse missioni spaziali aventi lo scopo di analizzare tali corpi celesti, nel cui contesto ha rivestito un ruolo rilevante il processo di ottimizzazione delle traiettorie volte al raggiungimento degli stessi. Tale attività di tesi si pone l’obiettivo di individuare possibili opportunità di missione a basso costo (∆V minimo) volte al raggiungimento di asteroidi prossimi alla Terra (Near Earth Asteroids- NEAs). A tal fine, a partire da un modello dinamico costituito da un micro- satellite di 21 kg equipaggiato con un propulsore a ioni con impulso specifico Isp = 2100s, è stato implementato un metodo di ottimizzazione indiretta noto con il nome di Teoria di controllo ottimale. Quest’ultima consiste nell’individuazione e conseguente massimizzazione di una funzione obiettivo per mezzo della applicazione del Principio del massimo di Pontryagin. In particolare, è stato utilizzato un codice sviluppato presso il Politecnico di Torino, il quale, nell’ambito di un algoritmo iterativo, ha permesso di individuare la data di partenza ottimale per ogni target raggiungibile, in corrispondenza della quale espletare la manovra di rendezvous con il minimo dispendio di carburante. Tale attività ha permesso di individuare soluzioni ottimali per otto asteroidi, tra i quali 2000 SG344 e 2012 TF79 si sono rivelati i target maggiormente accessibili. Inoltre, per tre degli otto asteroidi di partenza, è stato possibile inserire una manovre di fly-by attorno ad asteroidi intermedi che hanno comportato, oltre ad una variazione del profilo di missione, un incremento del costo della stessa (∆V).