• Forced motion
• Hohmann

Sommario

Il presente lavoro riguarda un simulatore della fase intermedia e terminale di rendez-vous orbitale e si colloca nell’ ambito dello studio ESA HARVD (Integrated Multi-Range RDV Control System, ovvero lo studio per la realizzazione di un sistema di controllo per il rendez-vous) e in particolar modo nell’ambito di AMM (Autonomous Mission Management, ovvero il sottosistema che consente al veicolo di gestire autonomamente la missione) competenza di Alcatel Alenia Space-Torino. Lo scopo è supportare la pianificazione di prima approssimazione della traiettoria. Il programma, sviluppato in MATLAB ® , permette di simulare il moto relativo di due satelliti in orbita circolare/ellittica, tralasciando le perturbazioni agenti su di essi. Esso deve infatti permettere all’utente di sperimentare velocemente diverse strategie, ad esempio concatenando differenti tipi di manovra e valutandone il consumo di propellente. Il simulatore consente inoltre di dare una valutazione di prima approssimazione delle deviazioni provocate da eventuali anomalie. Il funzionamento si basa sull’integrazione numerica delle equazioni del moto relativo (Hill/Clohessy-Wiltshire), che consente la generazione della traiettoria del satellite inseguitore rispetto all’obiettivo. Le singole manovre vengono simulate inserendo nell’integrazione le forzanti ricavate dalla soluzione in forma chiusa delle equazioni del moto, disponibili sia per il caso di orbita circolare che di orbita ellittica (equazioni di Koji-Yamanaka). La valutazione del propellente necessario è stata operata tramite l’utilizzo dell’equazione di Tsiolkowsky.
Per la convalidazione del programma sono stati utilizzati dati sperimentali disponibili presso Alcatel Alenia Space, relativi a manovre su orbite circolari. La trattazione delle orbite ellittiche costituisce invece un’innovazione e pertanto, non esistendo dati sperimentali, si è dovuto operare tramite verifica indiretta; se al termine della manovra il satellite raggiunge la posizione di arrivo richiesta con la velocità voluta, ciò è indice del fatto che gli impulsi e le accelerazioni inseriti come forzanti, sono stati calcolati correttamente.
Infine il simulatore è stato applicato alla missione MSR (Mars Sample Return) simulando un rendez-vous ellittico e una CAM (Collision Avoidance Manoeuvre).