Analisi preliminare della traiettoria per Space Rider Observer Cube = Preliminary trajectory analysis for Space Rider Observer Cube

Nell’ambito delle missioni spaziali in orbita bassa terrestre (LEO), l’Agenzia Spaziale Europea (ESA) sta sviluppando Space Rider Observer Cube (SROC), una missione dimostrativa tecnologica basata su un CubeSat 12U. Questo nanosatellite, rilasciato dal veicolo riutilizzabile Space Rider (SR), sarà incaricato di eseguire operazioni di ispezione ravvicinata, rendezvous e docking con un meccanismo di recupero situato all'interno del vano di carico del SR. La missione ha l’obiettivo di validare tecnologie critiche per operazioni di prossimità, tra cui sistemi di propulsione a gas freddo, algoritmi avanzati di guida, navigazione e controllo (GNC) e meccanismi di attracco e recupero. Questa tesi si concentra sullo sviluppo e l’implementazione di un algoritmo per il calcolo del ∆V (Delta-V) nelle manovre di rendezvous e nelle operazioni di prossimità di SROC. L’enfasi è posta sull’ottimizzazione del consumo propulsivo e sul massimizzare dell’accuratezza della stima del ∆V al fine di rispettare i requisiti di sicurezza imposti dal progetto. L’algoritmo, progettato per operare in tempo reale, consente la computazione quasi istantanea del ∆V e l’esecuzione autonoma delle manovre. Il modello di calcolo del ∆V è stato sviluppato attraverso un approccio combinato di modellazione analitica e simulazioni numeriche, implementate in MATLAB. Per garantire una maggiore accuratezza nelle manovre più critiche è prevista l’applicazione di correzioni in istanti predeterminati, basate sulla discrepanza tra la posizione effettiva e quella nominale. La robustezza dell’algoritmo è stata testata mediante simulazioni Monte Carlo eseguite utilizzando Ansys System Tool Kit (STK), valutando la sua sensibilità a errori di navigazione e disturbi orbitali. La ricerca ha portato allo sviluppo di un algoritmo completamente indipendente da STK, capace di calcolare autonomamente il ∆V per le manovre di rendezvous direttamente a bordo del satellite, con requisiti computazionali minimi. Questa caratteristica elimina la necessità di interventi dal segmento di terra, migliorando l’affidabilità e la reattività del sistema alle variazioni delle condizioni orbitali e a eventuali situazioni di guasto.