• analisi di missione
• E-sail
• ottimizzazione di traiettorie

La vela elettrica è un innovativo sistema propulsivo a bassa spinta concepito nel 2004 da Pekka Janhunen, Ph.D. dell'Istituto Meteorologico Finlandese. La spinta è originata dallo scambio di quantità di moto che deriva dall'interazione del vento solare con un campo elettrostatico generato a bordo del veicolo per mezzo di lunghi cavi elettricamente carichi. Il grande vantaggio di questo sistema propulsivo è quello di fornire una spinta continua senza l'impiego di propellente. Inoltre, si può ipotizzare di poterla modulare variando la tensione elettrica dei cavi. Il lavoro svolto in questa tesi si prefigge di determinare numericamente le leggi di controllo che massimizzano o minimizzano la variazione locale dei parametri orbitali mediante l'utilizzo della vela elettrica. L'intera analisi è basata sui risultati delle più recenti simulazioni plasmadinamiche. Tali leggi sono utilizzate singolarmente o in maniera combinata per definire alcuni scenari di missione di interesse puramente scientifico e non. Il primo scenario consiste nell'implementare la legge di controllo che massimizza la velocità di precessione della linea degli apsidi dell'orbita osculatrice della vela, in modo da seguire la Terra nel suo moto di rivoluzione attorno al Sole. Una missione di questo tipo consentirebbe di riconoscere anticipatamente eventuali tempeste solari e di monitorare i corpi celesti di piccole dimensioni orbitanti vicino alla Terra. Altri due scenari sono ottenuti combinando linearmente più leggi di massimizzazione locale mediante opportuni pesi determinati con un metodo per prove ed errori. L'obiettivo è quello di stimare i tempi di volo necessari per intercettare la Cometa di Halley e la Cometa Churyumov-Gerasimenko, quest'ultima meta della recente missione Rosetta. Lo studio delle comete è di fondamentale importanza per la comprensione della formazione del Sistema Solare e della nascita della vita sul nostro pianeta. Di elevato interesse scientifico è anche lo studio dei confini del Sistema Solare e del mezzo interstellare che lo circonda. Per questo motivo viene analizzato lo scenario di fuga dal Sistema Solare. Il confronto con i risultati ottenuti adottando altri sistemi propulsivi a bassa spinta e il confronto con i risultati determinati con delle strategie di ottimizzazione globale, consentono di verificare le effettive potenzialità della vela elettrica e di misurare la bontà di una strategia di ottimizzazione locale.