OTTIMIZZAZIONE DI MISSIONI VERSO ASTEROIDI ATEN MEDIANTE L’UTILIZZO DI EARTH GRAVITY ASSIST = OPTIMIZATION OF MISSIONS TO ATEN ASTEROIDS THROUGH THE USE OF EARTH GRAVITY ASSIST

La maggior parte degli asteroidi si trova in una zona compresa tra le orbite di Marte e Giove chiamata fascia principale, ma si possono trovare asteroidi anche in zone più vicine al Sole: questo è il caso dei NEOs (Near-Earth objects), ovvero piccoli corpi celesti del sistema solare la cui orbita li porta in prossimità della Terra, rendendoli molto interessanti sia da un punto di vista scientifico che di sicurezza della civiltà umana. Negli ultimi anni, infatti, l’interesse della comunità scientifica verso questa classe di corpi celesti è aumentato in modo considerevole come dimostrato dal gran numero di missioni del recente passato (NEAR, Hayabusa, Dawn, OSIRIS-REx). Di questo gruppo di asteroidi fanno parte gli Aten, la cui orbita presenta un semiasse maggiore minore dell’unità astronomica ma interseca quella della Terra. Lo scopo di questa tesi è quello di trovare traiettorie interessanti dal punto di vista del consumo di propellente verso asteroidi che presentano un semiasse maggiore minore dell’unità. Verrà effettuato un confronto tra missioni dirette e missioni con EGA (Earth Gravity Assist) in modo da valutare la fattibilità e la convenienza in termini di massa finale delle due soluzioni. Le missioni spaziali all’interno del sistema solare richiedono infatti grandi quantità di propellente per essere svolte, ed ogni chilogrammo in più sul velivolo diminuisce la massa disponibile per il carico utile ed aumenta considerevolmente il costo totale della missione. Il lavoro è stato diviso in tre parti: inizialmente è stato necessario effettuare una selezione preliminare degli asteroidi che si è conclusa con la scelta di tre asteroidi, 2000 BM19, 2003 SD220 e 2001 CK32, caratterizzati da semiasse maggiore minore di 1 UA, un apoastro vicino all’unità astronomica ed un’inclinazione non troppo elevata; nella seconda parte invece si è passati allo studio di ottimizzazione delle traiettorie nel quale è stata utilizzata la teoria del controllo ottimale in modo da minimizzare il consumo di propellente ed infine è stato effettuato un confronto tra missioni dirette e missioni con EGA in modo da valutare la convenienza di queste ultime. In conclusione, la tesi dimostra come lo sfruttamento della gravità della Terra permetta, aumentando leggermente la durata della missione, di abbassare i consumi di propellente in modo da avere più disponibilità per il carico utile e ridurre i costi di missione.