Ottimizzazione delle missioni di Rimozione Attiva dei Detriti Spaziali mediante un algoritmo metaeuristico di tipo Ant Colony Optimization = Optimization of Active Space Debris Removal Missions with an Ant Colony Optimization metaheuristic algorithm

I detriti spaziali costituiscono una delle sfide più critiche per la sostenibilità a lungo termine delle attività aerospaziali. Il rischio di collisioni correlato all'elevata densità di detriti, specialmente nelle orbite più congestionate, è ulteriormente accentuato dalla continua espansione del settore aerospaziale e dall'incremento annuale del numero di satelliti lanciati. Tale contesto richiede non solo l'applicazione di misure di mitigazione dei detriti spaziali, ma anche la pianificazione di missioni di Active Debris Removal (ADR) finalizzate alla rimozione del maggior numero possibile di detriti. L'obiettivo del presente elaborato è l'analisi di missioni ADR con propulsione chimica per ottimizzare le sequenze di rimozione dei detriti, al fine di minimizzare il consumo di propellente. Il problema di ottimizzazione è ricondotto a un Travelling Salesman Problem (TSP), in cui i costi propulsivi delle trasferte tra i detriti vengono stimati mediante un modello analitico che sfrutta l'effetto perturbativo J2. L'analisi è effettuata tramite l'implementazione di un algoritmo metaeuristico basato sull'Ant Colony Optimization (ACO). Al fine di validare il modello proposto, si fa riferimento al problema affrontato durante la nona edizione della Global Trajectory Optimization Competition (GTCO9), relativo alla progettazione di una campagna di missioni per la rimozione di 123 detriti nell'arco di 8 anni. I risultati ottenuti sono stati dunque confrontati con la soluzione vincitrice sviluppata dal Jet Propulsion Laboratory (JPL). Inoltre, sono stati esaminati scenari semplificati, quali l'utilizzo di una matrice dei costi statica e la riduzione del numero di missioni, che consentono di ottenere soluzioni più prossime a quelle di riferimento, pur evidenziando margini di miglioramento rispetto al caso originale.