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Tesi etd-03292004-162324
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Tipo di tesi Tesi di laurea vecchio ordinamento
Autore Montemurro, Fabio
Indirizzo email zimyl@sssup.it
URN etd-03292004-162324
Titolo Thermo-Elastic Distortion Modelling for Drag-Free Satellite Simulations
Struttura INGEGNERIA, FACOLTA'
Corso di studi INGEGNERIA AEROSPAZIALE
Commissione
Nome Commissario Qualifica
Dr. Walter Fichter relatore
prof. Giovanni Mengali relatore
Dipl. Ing. Nico Brandt relatore
prof. Carlo Casarosa relatore
Parole chiave
  • gravitational waves
  • laser interferometry
  • Thermo-elastic distortion
  • drag-free satellite
  • PSD
  • integrated optics
  • self-gravity
  • end-to-end simulation
Data inizio appello 2004-04-26
Disponibilità unrestricted
Riassunto analitico
LISA Pathfinder, in precedenza nota come
SMART-2, è la missione test per le nuove tecnologie necessarie per
il progetto LISA (Laser Interferometer Space Antenna) per la
rivelazione delle onde gravitazionali. Il carico pagante della
missione LISA Pathfinder è costituito dal LTP (LISA Technology
Package), contenente due masse test. La missione ha un obiettivo
tecnico principale: dimostrare di poter ottenere una quasi
perfetta caduta libera di una delle masse test, limitando a un
certo livello di progetto la densità spettrale di potenza
dell'accelerazione della massa test stessa; tale dimostrazione è
effettuata mediante un sistema di riduzione dei disturbi che
include una unità di metrologia interferometrica. Poichè le
prestazioni reali del satellite possono essere verificare solo in
orbita, è necessario effettuare simulazioni
end-to-end
altamente dettagliate in modo da garantire il successo della
missione LISA Pathfinder.

Il contributo dominante ai disturbi alla caduta libera delle masse
test è costituito dall'auto-gravità, ovvero le azioni
gravitazionali esercitate sulle masse test dal resto del
satellite. E' necessario, quindi, realizzare una accurata
modellizzazione dell'auto-gravità, in modo da minimizzare i campi
e i gradienti gravitazionali in corrispondenza delle masse test.
Uno strumento per il calcolo dell'auto-gravità è stato sviluppato:
esso calcola l'accelerazione lineare ed angolare, nonchè i
gradienti di accelerazione (rigidezza) su ciascuna massa test,
causati dal campo di auto-gravità; l'input a tale strumento è
fornito dalla distribuzione di massa dei nodi del modello agli
elementi finiti. L'analisi delle azioni di auto-gravità deve anche
prendere in considerazione le deformazioni di natura
termo-elastica poichè ogni deformazione del satellite implica un
cambiamento nel campo di auto-gravità. L'approccio presentato in
questo lavoro valuta i cambiamenti nell'auto-gravità causati dalle
deformazioni termo-elastiche sulla base di fattori di sensibilità
dell'auto-gravità stessa rispetto a spostamenti di gruppi di masse
nodali. Mediante questa strategia è possibile ottenere una
considerevole semplificazione del modello che consente di
effettuare simulazioni end-to-end.

Il sistema di metrologia interferometrica per la misurazione della
posizione delle masse test si basa su una straordinaria stabilità
della posizione degli elementi ottici; un qualsiasi spostamento di
un elemento ottico si traduce in un rumore nella misurazione
interferometrica. Un'analisi del sistema di metrologia che tiene
conto delle deformazioni termo-elastiche è quindi indispensabile.
In maniera analoga a quanto fatto per l'auto-gravità, tale studio
è effettuato per mezzo di fattori di sensibilità che mettono in
relazione lo spostamento delle superfici ottiche con il rumore
nella misurazione.
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